電子線と中性子によるFe-Cuモデル合金の照射硬化

Hardening of Fe-Cu model alloys induced by electron irradiation and neutron irradiation

飛田 徹; 相澤 一也  ; 鈴木 雅秀; 岩瀬 彰宏*

Tobita, Toru; Aizawa, Kazuya; Suzuki, Masahide; Iwase, Akihiro*

軽水炉圧力容器鋼の照射脆化には、高速中性子のみならず熱中性子や線の寄与も含まれる。線による照射脆化は高速中性子よりも効率的である可能性が指摘されているが、現在までにその定量的な把握はなされていない。試料としてFe-Cuモデル合金を用い、照射温度と速度を一定に制御し、線照射を模擬した2.5MeV電子線照射と中性子照射を行って照射硬化量を測定し比較した。これにより照射硬化の温度依存性,照射量依存性等を調査した。また、中性子小角散乱法により照射に伴うCu析出を確認した。その結果、dpa(はじき出し損傷量)を基準にすると、電子線(線)と中性子による照射硬化が照射のごく初期を除いてほぼ等しいことがわかった。照射の初期に関しては、電子線照射の方が照射硬化が低いdpaから生じる傾向にあった。また、Cuの析出と粗大化が照射量に依存しており硬化の主な原因になること,10のマイナス3乗dpaまでに飽和すること等がわかった。以上の結果工学的な観点からは、dpaを指標にすることで線による照射硬化が中性子による照射硬化と同列に十分な精度で評価できるという結果が示された。

Nevertheless, there is a possibility that -ray induces embrittlement more efficiently than fast neutron, the irradiation effect of -ray has not been fully clarified. Comparative experiments on irradiation hardening by 2.5MeV electron irradiation for the purpose of -ray irradiation and neutron irradiation were performed to the Fe-Cu model alloys. We obtained the dose dependence and the temperature dependence on irradiation induced hardening. The growth of Cu clusters with increase in irradiation dose was confirmed by the small angle neutron scattering measurements. Although the differences in hardening between electron and neutron irradiations were very small on a displacement-per-atom (dpa) basis, the electron irradiation hardening initiated slightly earlier than the neutron. The growth of Cu clusters with increase in irradiation dose was the principal cause of hardening. The present results suggested that, from an engineering point of view, both the -ray induced and neutron induced hardening can be well scaled by using dpa.