Evaluation of corrosion behavior on ion irradiated stainless steel using AFM

イオン照射したステンレス鋼のAFMによる腐食挙動評価

根本 義之  ; 三輪 幸夫; 加治 芳行  ; 辻 宏和; 塚田 隆 

Nemoto, Yoshiyuki; Miwa, Yukio; Kaji, Yoshiyuki; Tsuji, Hirokazu; Tsukada, Takashi

現在、軽水炉の高経年化との関連において重要な検討課題とされているオーステナイト・ステンレス鋼の照射誘起応力腐食割れ(IASCC: Irradiation Assisted Stress Corrosion Cracking)の基礎的な研究のため、照射材における腐食挙動の評価方法の開発及び解析を行った。イオン照射を適用し、照射温度,照射損傷量,水素(H),ヘリウム(He)注入量を変化させて照射を行った。照射材の腐食挙動の評価には原子間力顕微鏡(AFM: Atomic Force Microscope)を適用し、その評価のために最適な腐食条件などについて検討した。その結果、照射材の腐食量の評価に成功し、照射条件と腐食挙動の相関について検討した。また照射誘起偏析の影響と考えられる粒界の優先腐食の様子をとらえることにも成功した。方位像顕微鏡(EBSP: Electron Backscatter Diffraction Pattern)による観察結果との組合せにより、粒界性状と腐食挙動の相関について検討した。

The aim of this work is to evaluate corrosion behavior of irradiated materials for mechanistic understanding of irradiation assisted stress corrosion cracking (IASCC). Solution annealed high purity Fe-18Cr-12Ni specimens were used in this study. H and He were implanted during irradiation with 12MeV Ni ion at 573K and 673K. After corrosion procedure, the specimens were examined with atomic force microscope (AFM) to evaluate corrosion behavior. It was shown that the corroded volume of irradiated area increased with radiation damage. H implantation at lower temperature accelerated corrosion, but H implantation at higher temperature did not accelerate corrosion. He implantation suppressed corrosion, and corroded volume was larger for the specimens irradiated at 673K than these at 573K. It is suggested from this study that implantations of H and He affect the passivating behavior of Ni ion irradiated alloy.