Development of an extensive database of mechanical and physical properties for reduced-activation martensitic steel F82H

核融合炉構造用低放射化マルテンサイト鋼の強度及び物性に関するデータベースの高度化

實川 資朗; 田村 学*; Van der Schaaf, B.*; Klueh, R. L.*; Alamo, A.*; Petersen, C.*; Schirra, M.*; Spaetig, P.*; Odette, G. R.*; Tavassoli, A. A.*; 芝 清之; 香山 晃*; 木村 晃彦*

Jitsukawa, Shiro; Tamura, Manabu*; Van der Schaaf, B.*; Klueh, R. L.*; Alamo, A.*; Petersen, C.*; Schirra, M.*; Spaetig, P.*; Odette, G. R.*; Tavassoli, A. A.*; Shiba, Kiyoyuki; Koyama, Akira*; Kimura, Akihiko*

低放射化フェライト/マルテンサイト鋼は照射下寸法安定性に優れ、また大きな投資無しで低放射化したコンポーネントを製造するに適する。このため、材料の開発及びこれを用いた炉設計研究が進められている。これまでIEAの低放射化フェライト/マルテンサイト鋼開発国際協力で、原研とNKKが開発した低放射化マルテンサイト鋼F82Hを標準材料としたラウンドロビン試験等が、EU,米国等の協力を受けて進めてきた。ここではF82Hについて、合金設計の考え方,熱物理的特性等の物性,照射前後の強度特性及びミクロ組織の評価結果,さらにこれらのデータベース化について報告する。ラウンドロビン試験等では、評価項目として、例えば強度特性について、引張,破壊靭性,衝撃,クリープ,疲労等といった、合金挙動を包括的に評価できる項目を選び、F82Hを代表とする低放射化マルテンサイト鋼の利用可能性について検討を加えた。その結果、F82Hのクリープ強度は、高温機器用材料として評価が高い9Cr-1Mo鋼と同等か優れること、また最も重要な照射挙動の一つである照射損傷による延性脆性遷移温度の上昇も他の合金と比較して小さい結果を得た。

Reduced activation ferritic/martensitic steel is the primary candidate structural material for ITER Test Blanket Modules and DEMOnstration fusion reactor because of its excellent dimensional stability under irradiation and lower residual activity as compared with the Ni bearing steels such as the austenitic stainless steels. In this paper, microstructural features, tensile, fracture toughness, creep and fatigue properties of a reduced activation martensitic steel F82H (8Cr-2W-0.04Ta-0.1C) are reported before and after irradiation, in addition to the design concept used for development of this alloy. A large number of collaborative test results including those generated under the IEA working group implementing agreements are collected and are used to evaluate the feasibility of use of F82H steel as one of the reference alloys. The effect of metallurgical variables on the irradiation hardening is reviewed and compared with the results obtained from irradiation experiments.