Bend-fatigue properties of 590 MeV proton irradiated JPCA and 316F SS

590MeVプロトンで照射されたJPCAと316F SSの曲げ疲労特性

斎藤 滋   ; 菊地 賢司; 宇佐美 浩二; 石川 明義; 西野 泰治 ; 川合 將義*; Dai, Y.*

Saito, Shigeru; Kikuchi, Kenji; Usami, Koji; Ishikawa, Akiyoshi; Nishino, Yasuharu; Kawai, Masayoshi*; Dai, Y.*

核破砕中性子源やADSのターゲット及びビーム入射窓は、高エネルギー陽子及び核破砕中性子の照射により損傷を受ける。また、高エネルギー陽子の入射に伴って発生する圧力波及びビームトリップによる熱応力が核破砕ターゲットの容器材料に発生し、その応力成分は曲げが中心となる。材料の設計寿命や健全性評価には照射材の曲げ疲労データが必要である。スイスのポール・シェラー研究所(PSI)で陽子照射した鋼材の一部を原研に輸送し、照射後試験を行った。疲労試験には新たに開発したセラミックアクチュエーター式の曲げ疲労試験機を用いた。曲げ疲労試験の結果、同一変位に対する疲労寿命は、照射によって低下することがわかったが、照射条件と疲労寿命の関係は明確には見られなかった。破面のSEM観察の結果、多くの試料は延性破面であるが、360Cで12.5dpa照射した316F-SAでは粒界破面も観察された。

In several institutes, research and development for an accelerator-driven spallation neutron source have been progressed. A beam window of a target will be subjected to proton/neutron irradiation, pressure wave and thermal stresses accompanied by high-energy proton beam injection. To obtain the irradiation data, the SINQ target irradiation program (STIP) at Paul Scherrer Institute (PSI) has been progressing. JAERI takes part in STIP and shares the PIE work. The STIP specimens are very small so that we developed a new fatigue-testing machine with ceramic piezoelectric actuator. The results showed that the numbers of cycles to failure (Nf) on the irradiated specimens were less than that of unirradiated specimens. Dpa dependence of Nf was not clearly seen in the irradiation conditions. On the other hand, fracture surface varied with irradiation conditions. Specimens irradiated at low temperature fractured in ductile manner. However, interglanular fractured surface was observed for 316F SS irradiated up to 12.5 dpa at 360C.