高速実験炉用燃料被覆管のクリープ試験(第一次試験)

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吉田 進*; 田中 千秋*; 青木 利昌*; 小原 勝昭

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高速実験炉(常陽)用燃料被覆管はAISI 316鋼よりなっている。これを使用するに際しては、(1)高温強度特性、(2)照射特性、(3)Na中の挙動の3点について、総合的な解析を行ない信頼性を高める必要がある。なかでも、(1)の高温強度特性については、炉心設計上緊急性を要し、かつ上記(2)、(3)の2つの要因解析を行なううえでもこのデータが基礎となるため、信頼のおけるデータが要求される。一般にAISI 316鋼に関する高温強度データは数多く提示されているが、被覆管のような薄肉細管そのもののデータはほとんどない現状なので、許容応力をどのように設定するかはかなり難かしい問題である。そこで動力炉・核燃料開発事業団に燃料構造設計委員会(主査:鵜戸口英善)を設置し、(1)炉心設計の基本条項の決定、(2)高温強度特性の検討を行なうこととした。(3)項に関しては、被覆管自身についてクリーブ試験と疲労試験を行なうこととし、試験実施にあたっては各々サブグループを設け、昭和44年に計画をたて試験を開始し、昭和46年3月に第1次試験が終了した。本報告はクリーブについての第1次試験に関するもので、クリーブサブグループ(主査: 吉田 進)の試験には金属材料技術研究所、神戸製鋼所、住友金属工業、日立製作所および動力炉・核燃料開発事業団が参画し、「常陽」用第1次試作被覆管(A、B2種類)について、内圧クリーブ破断試験と単軸引張クリーブ破断および単軸引張クリーブ試験を実施した。試験条件は試験温度が600C、650C、700Cおよび750C、最長破断時間は3,00010,000hr目標とした。そして、得られたデータを統計的に解析し、10,000hrにおける破断試験と単軸引張クリープ試験を実施した。試験条件は試験温度が600C, 650C, 700Cおよび750C、最長破断時間は3,00010,000hr目標とした。そして、得られたデータを統計的に解析し、10,000hrにおける破断強さ、クリープ限度およびクリープ制限応力を推定した。そのほか、内圧クリープ破断と単軸引張クリープ破断の比較や類似鋼材のデータとの比較も行った。なお、これらの試験につづいて、第2次試作被覆管についての試験を現在行っており、ここでは内圧クリープ試験におけるクリープ速度も求める計画である。

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