研究課題
軽水炉におけるジルコニウム合金被覆管と冷却水の腐食反応の結果、脆いジルコニウム水素化物が被覆管中に析出し、これが水素脆化を引き起こす。耐食性が向上し、酸化による肉厚減少の影響が小さいなか、この水素脆化は被覆管劣化の主要因となっている。ここで被覆管は集合組織を形成しており、また水素化物の析出には晶癖関係があることから、その機械的特性の評価においては結晶方位依存性を考慮することが望まれる。本年度は大粒径のジルコニウム水素化物試料について、押し込み試験とEBSD観察を行い、弾性率と硬度の結晶方位依存性評価を行った。高温のβジルコニウムから水素化させ、歪みが少なく粒径を数十から数百マイクロメートル程度に粗大化させたδジルコニウム水素化物試料を作製し、押し込み試験を行った。試験点についてEBSD観察を行い、それぞれの結晶方位を評価し整理したところ、ヤング率は<100>方向で低く、<111>方向で高い傾向が得られ、電子状態計算結果とよく一致する結果が得られた。前年度までの結果から、水素化時の体積変化が大きいαジルコニウムから作製した試料は多量の歪みを含み、特に(111)面における積層欠陥を有し、組織も大きく異なることがわかっている。本年度の結果とあわせ、被覆管中で晶癖関係に従ってαジルコニウムから形成される水素化物の評価においては、その多量の積層欠陥と、強い機械的特性の結晶方位依存性を考慮する必要があることが本研究で示された。
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