Irradiation effects on precipitation in reduced-activation ferritic/martensitic steels

低放射化フェライト鋼における照射下析出挙動の研究

谷川 博康; 酒瀬川 英雄*   ; Klueh, R. L.*

Tanigawa, Hiroyasu; Sakasegawa, Hideo*; Klueh, R. L.*

核融合炉材料構造材料として開発されてきた低放射化フェライト鋼については、これまで多くの照射実験が行われてきた。中でも300Cでの照射による強度特性変化の評価は、水冷却ブランケット構造を基本設計とする日本の開発方針においては、もっとも重要なものである。これまで300C, 5dpa照射された低放射化フェライト鋼(F82H, JLF-1, ORNL9Cr等)について引張強度,衝撃特性,微細組織について調べた結果、鋼によって異なる特性変化を示すが、これらの違いは照射によって形成される転位ループによっては十分説明できないものであった。そこで本研究では析出物挙動に着目した研究を行った。研究にあたっては特に平均的な情報を得るために、抽出残渣法により析出物量を測定し、さらに残渣についてX回折による構造解析、及び化学分析を行った。その結果、照射によって、析出物(主としてMC)が増加する傾向にあること,析出物に含まれるCr量が増加する一方でW量が減少すること,MX系析出物が消滅したこと、が明らかになった。

The effects of irradiation on precipitation of reduced-activation ferritic/martensitic steels (RAFs) were investigated, and its impacts on the Charpy impact properties and tensile properties were discussed. It was previously reported that RAFs (F82H-IEA and its heat treatment variant, ORNL9Cr-2WVTa, JLF-1 and 2%Ni doped F82H) shows variety of changes on its ductile-brittle transition temperature (DBTT) and yield stress after irradiation at 573K up to 5dpa. These differences could not be interpreted as an effect of irradiation hardening caused by dislocation loop formation. The precipitation behavior of the irradiated steels was examined by weight analysis, X-ray diffraction analysis and chemical analysis on extraction residues. These analyses suggested that irradiation caused (1) the increase of the amount of precipitates (mainly MC), (2) increase of Cr and decrease of W contained in precipitates, (3) disappearance of MX (TaC) in ORNL9Cr and JLF-1.