反応速度論に基づくPNC316鋼の照射クリープ挙動解析

Calculationon irradiation creep behavior of PNC316 based on point defect rate theory

大塚 智史   ; 鵜飼 重治  

Otsuka, Satoshi; not registered

サイクル機構が高速炉用炉心材料として開発したPNC316鋼の照射クリープ歪み式の策定のために、これまで照射クリープ係数(B0)とスエリング相互作用係数 (D)がPIEデータから求められており、得られたB0とDの値はほぼ海外のオーステナイト系炉心材料について報告されている値の範囲に含まれることがわかっている。 本報告では、設計用照射クリープ歪み式の合理化のために、より実験データとの整合性の良いモデル式を策定することを目的として、反応速度論に基づく照射クリープモデルの定式化を行い、その数値計算と実測値の比較検討を行なった。得られた結果は以下の通りである。 (1)照射クリープ歪み計算値から算出したスエリング相互作用係数 (D)は、スエリング歪みの増加とともに減少し、FFTF/MOTA材料照射データと同様の傾向を示した。(2)本計算に用いた照射クリープおよびスエリングモデルの基本式の検討から、スエリング相互作用係数 (D)の減少は、中性シンクとしてボイドだけでなく析出物も考慮することにより説明できることを初めて明らかにした。 (3)照射クリープ係数(B0)は、スエリング開始とともに中性シンクとしてのボイドが形成されて材料中の照射欠陥濃度が減少するために、スエリング開始後、徐々に減少する可能性を初めて明らかにした。 (4)点欠陥パラメータを適切に設定することにより、SIPAクリープ歪みの計算値は実測値と概ね一致することがわかった。

Modified 316 base austenitic stainless steels (PNC316) had been developed by Japan Nuclear Cycle Development Institute as Monju core material. Irradiation creep compliance (B) and creep-swelling coupling coefficient (D) of PNC316 steel were previously derived from results of the pressurized tubes irradiated in FFTF/MOTA for the decision of the irradiation creep correlation. The derived values of B and D were within the range B and D of other austenitic steel abroad. In this study, irradiation creep strain was formulated based on point defect rate theory and calculated results were compared with the creep data of pressurized tubes irradiated in FFTF/MOTA in order to accurately evaluate irradiation creep strain for rationalization of core designing. The results can be summarized as follows. (1)The swelling-creep coupling coefficient (D) calculated from point defect rate theory decreased with swelling rate. (2)Decrease of D with swelling rate is explainable by considering not only voids but also precipitates as neutral sinks. (3)Irradiation creep compliance (B) might decrease gradually after swelling starts because of reduction of point defects concentration due to voids formation as neutral sinks. (4)Calculated results of SIPA creep strain were approximately consistent with PIE data of pressurized tubes if the values of point defect parameters (V, V, ) were appropriately chosen.