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MFA-1,2燃料照射データに基づく改良SUS316鋼、および15Cr-20-Ni鋼の照射クリープ特性の評価

Irradiation creep of modified 316 and 15Cr-20Ni base austenitic S.S. fuel pins (MFA-1, 2) irradiated in FFTF

上平 明弘; 鵜飼 重治; 水田 俊治

not registered; not registered; Mizuta, Shunji

サイクル機構が高速炉炉心材料として開発した改良SUS316鋼、および15Cr-20Ni鋼の照射クリープ特性については、MOTA材料照射データを用いて評価が行われ、照射クリープ歪み式が策定されている。しかし、海外炉心材料の評価報告において、材料照射データに基づいて作成された照射クリープ歪み式では燃料ピンの照射クリープ変形を適切に評価できない可能性が示されている。そこで本報告では、改良SUS316鋼および15Cr-20Ni鋼それぞれを被覆管とするMFA-1,2燃料照射データを用いて照射クリープ特性の評価を行い、さらに、MOTAデータに基づき策定された照射クリープ歪み式の燃料ピンへの適用性について検討を行った。得られた主な結果は次の通りである。1.MFA-1,2データに基づき算出した照射クリープ歪み式における照射クリープ係数「B0」は5.6$$sim$$15.0$$times$$10のマイナス6乗[($$times$$10の26乗n/mの2乗,E$$>$$0.1MeV)のマイナス1乗(MPa)のマイナス1乗]であり、MOTAデータから得られた「B0」の値2.2$$sim$$6.4$$times$$10のマイナス6乗に比べて大きい傾向にあるが、海外材料について報告されている値の範囲には十分含まれている。2.MFA-1,2データから照射クリープ歪み式におけるスエリング相互作用項の係数「D」を求めた結果、スエリング速度が増加するにつれて「D」は減少する傾向が見られた。MFA-1,2データから求めた「D」の値の範囲は、MOTAデータから得られた「D」の値3.8$$sim$$8.2$$times$$10のマイナス3乗[(MPa)のマイナス1乗]、および海外材料の評価値を含んでいる。3.MOTAデータに基づき策定された照射クリープ歪み式を用いてMFA-1,2燃料ピンの照射クリープ変形を評価した結果、MOTAデータに基づく照射クリープ歪み式により燃料ピンの照射クリープ変形を概ね適切に評価できると考えられる。

Modified 316 and 15Cr-20Ni base austenitic stainless steels had been developed by Japan Nuclear Cycle Development lnstitute as the candidate materials for Monju and Demonstration fast breeder reactor. Previously, irradiation creep correlation of modified 316 and 15Cr-20Ni had been evaluated using pressurized tubes irradiated in FFTF/MOTA. 0n the other hand, for other austenitic S.S. developed abroad, it was reported that irradiation creep behavior of fuel pin could not be sufficiently described using results of pressurized tube experiments. ln this study, irradiation creep properties of modified 316 and 15Cr-20Ni fuel pins (MFA-I, 2) irradiated in FFTF were evaluated. And irradiation deformation of MFA-1, 2 fuel pins were estimated using the irradiation creep correlation based on MOTA data. The results are summarized as follows : (1)Irradiation creep compliance B$$_{0}$$ calculated from MFA-I, 2 data are 5.6$$sim$$ 15.0$$times$$10$$^{-6}$$ [($$times$$I0$$^{26}$$n/m$$^{2}$$, E>0.1Mev)$$^{-1}$$(MPa)$$^{-1}$$], Which are larger than B$$_{0}$$ based on MOTA data of 2.2$$sim$$6.4$$times$$10$$^{-6}$$ and are within the range of B$$_{0}$$ of other austenitic S.S. abroad. (2)Creep-swelling coupling coefficient D derived from MFA-1, 2 data tend to decrease with increasing swelling rate. And the range of D based on MFA-1, 2 data include values calculated from MOTA data of 3.8$$sim$$8.2$$times$$10$$^{-3}$$ [(MPa)$$^{-1}$$] and for other austenitic S.S. abroad. (3)As the result that irradiation creep deformation of MFA-1, 2 fuel pins could be appropriately estimated using the irradiation creep correlation derived from MOTA data, it is considered that the creep, correlation based on MOTA data can be applied to estimation of fuel pin deformation.

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