高速炉用燃料被覆管のクリープ試験(18)D

Creep test for FBR fuel cladding tubes (XVIII)D

田中 千秋*; 八木 晃一*; 大場 敏夫*; 久保 清*; 金丸 修*

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動力炉・核燃料開発事業団では、高速実証炉の燃料被覆管として、すでに開発を終えた改良SUS316鋼よりも強度及び耐スエリング性に優れた被覆管の開発が行われている。金属材料技術研究所は、開発中の被覆管の主として内圧クリープ特性を評価する同事業団クリープサブグループに参加し、試験の一部を分担している。本研究は、第13次、第14次及び第16次に引き続いて、開発中の改良オーステナイト鋼の昭和62年度試作被覆管2種類(62AS,62AK)について、750における内圧クリープ破断特性を調べること、及び同被覆管2種類について700における内圧クリープ試験によってクリープ変形データを取得することを目的として行ったものである。62AS材と62AK材の内圧クリープ破断強度は、短時間側で62AK材の方がやや高い強度を示したが、長時間側ではほぼ同等の強度を示した。本供試材(62AS材)は、昭和60年度試作被覆管(60AS材)に比べて高強度であり、固溶化熱処理温度を高めてNbを十分固溶させ、更に、冷間加工率を高めたことによる改善効果が認められた。昭和62年度試作被覆管は昭和60年度試作「もんじゅ」型被覆管に比べ太径・薄肉のものであるが、寸法の違いによる内圧クリープ破断強度への影響はないことがわかった。62AS材及び62AK材について700・フープ応力100MPa及び81MPaで断続内圧クリープ試験を行い、クリープ変形データを取得した。62AS材のふくれ率は一般的なクリープ曲線と同じく、遷移域そして定常域を示したが、62AK材は遷移域が明確でなかった。

Cladding tubes of advanced austenitic stainless steel with more superior creep strength and void swelling resistance than the modified 316 stainless steel are being developed in Power Reactor and Nuclear Fuel Development Corporation. In National Research Institute for Metals, a part of internal-pressurized creep test is conducted as a member of Creep-subgroup in PNC in order to evaluate a creep properties of developed cladding tubes under internal pressure. In the present 18th program, creep rupture tests under internal pressure at 750C and interrupted creep tests under internal pressure at 700C were carried out for two kinds of cladding tubes of advanced austenitic stainless steel which had been domestically trial-manufactured in fiscal year 1987. Two kinds of cladding tubes in this test, 62AS and 62AK, have the same main chemical composition, 15Cr-20Ni-2.5Mo-0.25Ti-0.1Nb, as the cladding tubes examined in the 13th, 14th and 16th programs. Creep rupture strength under internal pressure of 62AK was higher for shorter rupture times than that of 62AS, but for longer rupture time, creep rupture strength of 62AK was nearly equal to that of 62AS. 62AS in this study showed the higher creep rupture strength than 60AS which was trial-manufactured in fiscal year 1985. It was considered that more superior creep rupture strength of the cladding tubes for this study was due to higher temperature solution heat treatment enough to dissolve Nb and higher cold-working. The size of cladding tube (outside diameter and thickness) trial-manufactured in fiscal year 1987 is different from that of fiscal year 1985 cladding tube, but the effect of cladding tube size on creep rupture strength was not recognized. The interrupted creep tests of 62AS and 62AK were conducted under hoop stress of 100 and 81MPa at 700C, and the creep deformation data of cladding tubes were measured. Swelling of tube for 62AS showed transient and steady regions like an ordinary ...