高速炉用燃料被覆管のクリープ試験 (第13次クリープ試験)

Creep test for FBR fuel cladding tubes (XIII)

田中 千秋*

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316ステンレス鋼被覆管の改良は前回の第12次試験で完了し,優れたクリープ強度を有する316相当ステンレス鋼が得られた。今後は高速原型炉「もんじゅ」高燃焼度炉心用あるいは実証炉用被覆管の開発を目標として,316相当ステンレス鋼よりも耐スエリング性に優れていると考えられる改良オーステナイトステンレス鋼の開発(合金開発ワーキンググループによる)に連携して,管についての高温強度評価を行い,この開発に参加する。 今回の第13次試験では,改良オーステナイトステンレス鋼6鋼種のうち昭和57年度に試作した4鋼種15Cr-15Ni-2.5Mo-0.25Ti(57MS1),15Cr-20Ni-2.5Mo-0.20Ti(57MK2),15Cr-20Ni-2.5Mo-0.35Ti(57MS3),15Cr-25Ni-2.5Mo-0.25Ti(57MK4)について引張試験,バースト試験,内圧クリープ破断試験,金属組織観察及び硬さ試験を行った。 試験結果をまとめると以下のとおりである。 1)引張強さ,0.2%耐力及び伸びは4鋼種の間に大きな差はなかった。なお,これらの値は316相当ステンレス鋼と比較しても,大きな差はなかった。 2)バースト強度は今回試験した4鋼種のうち57MK2がやや高かった。 3)内圧クリープ破断強度は,高温,長時間側で4鋼種とも316相当ステンレス鋼を若干上まわった。その中でも,57MK2の強度が最も高かった。 クリープ破断強度の長時間推定値(67517,760h)は大きい順から57MK257MK457MS357MS1316相当ステンレス鋼となった。 なお,今回昭和55年度試作「もんじゅ」用炉心燃料被覆管55MKについての単軸クリープ試験及び内圧クリープ試験も実施し,得られたデータを今までに得られている55MK及び55MSのデータと合わせて評価し,クリープひずみ式を提案した。

The development program for cladding tubes of 316 stainless steel was completed at 12th creep test, and cladding tubes of 316 modified stainless steel which indicated superior creep rupture strength were developed. From now on, hight temperature strength of cladding tubes of solution hardened austenitic stainless steel will be evaluated, according to the development program for the stainless steel which is expected to have better void swelling resistence than 316 modified stainless steel. The program is carried out by Alloy Development Working Group. In the present 13th creep test, tensile test, burst test, creep rupture test under internal pressure and metallurgical observation have been performed for cladding tubes of four kinds of austenitic stainless steel, domestically trial-manufactured in fiscal year 1982, Out of six kinds. The four kinds are 15Cr-15Ni-2.5Mo-0.25Ti(57MSI), 15Cr-20Ni-2.5Mo-0.20Ti(57MK2), 15Cr-20Ni-2.5Mo-0.35Ti(57MK3) and 15Cr-25Ni-2.5Mo-0.25Ti(57MK4). Results obtained are: (1)There are little differences in tensile properties among the four kinds of solution hardened austenitic stainless steel and 316 modified stainless steel. (2)Burst strength of 57MK2 is the highest among those of the four kinds. (3)Creep rupture strength of the four kinds under internal pressure are all higher than that of 316 modified stainless steel at high temperature and long time. That of 57MK2 is the highest among those of the four kinds. The order of calculated creep rupture, strength of the four kinds and 316 modified stainless steel at 675C and 17,760h is 57MK257MK457MS357MS1316 midified stainless steel. Moreover, creep tests under uniaxial tension and internal pressure for the cladding tube 55MK (316 modified stainless steel), domestically trial-manufactured for "MONJU" core in fiscal year 1980, have been performed. By evaluation of creep data for 55MK and 55MS obtained these tests and the previous tests, an equation for creep strain ...