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2012 Fiscal Year Annual Research Report

非鋭敏化粒界応力腐食割れのナノメカノテクノロジーによる物理化学的機序解明

Research Project

Project/Area Number 22360396
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

米澤 利夫  東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 教授 (10422081)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 呂 戦鵬  東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 客員教授 (30419999)
渡邉 真史  東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 准教授 (60312659)
Project Period (FY) 2010-04-01 – 2013-03-31
Keywords原子力材料 / 環境強度 / 応力腐食割れ / ナノメーター / SPring-8 / 粒界構造 / 残留応力 / 積層欠陥エネルギー
Research Abstract

近年、軽水炉環境下で、従来の学術的見解では説明できない「Ni基合金やオーステナイト系ステンレス鋼の鋭敏化によらない粒界応力腐食割れ」が相次いで生じ、重大な社会問題となり、応力、材料、環境面からの抜本的な学術研究が求められている。
そこで本研究では、①応力面からは、従来の材料力学の領域ではなく、ナノメータレベルでの結晶粒界近傍の応力・ひずみ解析を、②環境面からは、従来の応力腐食割れ後の観察・計測(謂わば死体解剖)ではなく、腐食環境下その場(In-situ)計測を基に生体としての腐食挙動解析を、③材料面からは、従来の常識にとらわれず、粒界酸化を加速させる物理要因(積層欠陥エネルギー等)解明を行い、ナノメータオーダーでの応力、材料、環境面からの学術的機序の創成を図ることとした。
本研究では、上記①~③に対して、ppmオーダーで合金成分を高度に調整した供試材を用い、(1)ラボX線によるマクロ的な粒界応力腐食割れ発生応力と、放射光極微小領域X線回折による粒界局所応力との比較検討を行い、非鋭敏化応力腐食割れに及ぼすナノメータオーダーでの応力状態の影響を評価した。(2)各供試材の積層欠陥エネルギー値の計測・評価を行い、非鋭敏化応力腐食割れに及ぼすナノメータオーダーでの材料特性の影響を評価した。(3)ラボのオートクレーブ中で約10,000時間の長時間応力腐食割れ特性を調査するとともに、SPring-8に設置した独自の循環式オートクレーブにより、288℃の高温高圧水中In-situ放射光X線回折による酸化被膜形態を分析し、非鋭敏化応力腐食割れに及ぼす環境因子について、ナノメータオーダーでの腐食特性を評価した。
これらの評価結果から、Ni基合金やオーステナイト系ステンレス鋼の非鋭敏化応力腐食割れに及ぼすナノメータオーダーでの応力、材料、環境面からの学術的機序を明確に出来た。

Current Status of Research Progress
Reason

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (11 results)

All 2013 2012 Other

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results) Presentation (4 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Measurement methods for surface oxides on SUS 316L in simulated light water reactor coolant environments using synchrotron XRD and XRF2013

    • Author(s)
      M.Watanabe
    • Journal Title

      Journal of Nuclear Materials

      Volume: 434 Pages: 189-197

    • DOI

      10.1016/j.jnucmat.2012.10.049

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 「非鋭敏化オーステナイト系ステンレス鋼のBWR およびPWR 一次系模擬水質下における応力腐食割れ感受性に及ぼす冷間加工率,応力拡大係数の影響」2012

    • Author(s)
      矢口 誓児
    • Journal Title

      機械学会論文集A編

      Volume: 78 Pages: 547-563

    • DOI

      10.1299/kikaia.78.547

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Quantitative Residual Strain Analyses on Strain Hardened Nickel Based Alloy2012

    • Author(s)
      T.Yonezawa
    • Journal Title

      Proceedings of the 15th International Conference on Environmental Degradation of Materials in Nuclear Power Systems - Water Reactors

      Volume: 15 Pages: 1759-1771

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] In-situ and Ex-situ Oxide Characterization by Synchrotron X-ray (SPring-8) in Non-sensitized 316 Stainless Steel and High Temperature Water Combination2012

    • Author(s)
      T.Yonezawa
    • Journal Title

      Proceedings of the 15th International Conference on Environmental Degradation of Materials in Nuclear Power Systems - Water Reactors

      Volume: 15 Pages: 357-368

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Environmentally Assisted Crack Growth in Cold Worked Alloy 690 TT in Primary Water at Low and High Temperatures2012

    • Author(s)
      Quinjia Peng
    • Journal Title

      Proceedings of the 15th International Conference on Environmental Degradation of Materials in Nuclear Power Systems - Water Reactors

      Volume: 15 Pages: 149-158

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] The Effects of Metallurgical Factors on PWSCC Crack Growth Rate in Simulated PWR Primary Water for TT Alloy 6902012

    • Author(s)
      T. Yonezawa
    • Organizer
      EPRI MRP Alloy 690/152/52 Research Collaboration Meeting
    • Place of Presentation
      Tampa, FL
    • Year and Date
      20121127-20121129
  • [Presentation] Stress Corrosion Cracking Susceptibility of Strain Hardened Austenitic Stainless Steels in Simulated PWR Primary Water2012

    • Author(s)
      T. Yonezawa
    • Organizer
      International Boiling Water Reactor and Pressurized Water Reactor Materials Reliability Conference and Exhibition
    • Place of Presentation
      National Harbor,Maryland, USA
    • Year and Date
      20120716-20120719
  • [Presentation] Intergranular stress corrosion cracking initiation test for cold worked 316 stainless steel in simulated PWR primary water2012

    • Author(s)
      T. Yonezawa
    • Organizer
      International Cooperative Group on Environmental Assisted Cracking (ICG-EAC) Meeting
    • Place of Presentation
      Quebec City, Canada
    • Year and Date
      20120513-20120518
  • [Presentation] Metallurgical Study on PWSCC Possibility for TT Alloy 6902012

    • Author(s)
      T.Yonezawa, T.Horiuchi, N.Sato, A.Hashimoto
    • Organizer
      International Cooperative Group on Environmental Assisted Cracking (ICG-EAC) Meeting
    • Place of Presentation
      Quebec City, Canada
    • Year and Date
      20120513-18
  • [Remarks] 東北大学

    • URL

      http://db.tohoku.ac.jp/whois/detail/0e3da2c802a52bd5c3895e2920380cf4.html

  • [Remarks] 未来科学技術共同研究センター

    • URL

      http://www.fri.niche.tohoku.ac.jp/yonezawa/

URL: 

Published: 2014-07-24  

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