軽水炉環境助長割れ現象解析装置の開発

Development of facility for in-situ observation during slow strain rate test for irradiated materials

中野 純一; 塚田 隆 ; 辻 宏和; 寺門 正吾; 高野 利夫 ; 遠藤 慎也

Nakano, Junichi; Tsukada, Takashi; Tsuji, Hirokazu; Terakado, Shogo; Koya, Toshio; Endo, Shinya

照射誘起応力腐食割れ(Irradiation Assisted Stress Corrosion Cracking, IASCC)は中性子照射,応力及び高温水等の腐食環境が複雑に作用して生じる炉内構造材料の損傷現象であり、軽水炉の高経年化に伴う重要な検討課題となっている。IASCCにおけるき裂の発生・成長のメカニズムを解明するにはき裂成長のプロセスとき裂発生のプロセスを分離して検討することが必要である。そのため、照射材を用いて高温高圧水中での低ひずみ速度試験(Slow Strain Rate Test, SSRT)を無人で長時間連続して行いながら、試験片表面のその場観察が可能な装置を開発した。本装置の性能確証試験として、未照射のSUS304ステンレス鋼試験片を用いて561K, 9MPaの高温高圧水中において、試験片表面のその場観察を実施しながらの引張試験と未観察でのSSRTを行った。それらの結果から以下のことを確認した。(1)ホットセル内での遠隔操作による試験片の取扱・観察,データの記録が可能であること。(2)高温水中でのその場観察が可能であり、試験片形状は平板型が観察に適していること。(3)長期の試験期間において、試験条件を一定に制御可能であるとともに無人で安全にデータ取得が可能であること。

Irradiation assisted stress corrosion cracking (IASCC) is a degradation phenomenon caused by synergy of neutron radiation, aqueous environment and stress on in-core materials, and it is an important issue in accordance with increase of aged light water reactors. Isolating crack initiation stage from crack growth stage is very useful for the evaluation of the IASCC behavior. Hence facility for in-situ observation during slow strain rate test (SSRT) for irradiated material was developed. As performance demonstrations of the facility, tensile test with in-situ observation and SSRT without observation were carried out using unirradiated type 304 stainless steel in 561 K water at 9 MPa. The following were confirmed from the results. (1) Handling, observation and recording of specimen can be operated using manipulators in the hot cell. (2) In-situ observation can be performed in pressurized high temperature water and flat sheet type specimen is suitable for the in-situ observation. (3) Test condition can be kept constantly and data can be obtained automatically for long test period.