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Radiation induced phase instability of precipitates in reduced-activation ferritic/martensitic steels

低放射化フェライト鋼における照射誘起析出物相不安定性の研究

谷川 博康; 酒瀬川 英雄   ; 荻原 寛之*; 岸本 弘立*; 香山 晃*

Tanigawa, Hiroyasu; Sakasegawa, Hideo; Ogiwara, Hiroyuki*; Kishimoto, Hirotatsu*; Koyama, Akira*

核融合炉の早期実現へ向け、低放射化構造材料の研究開発が着々と進められている。特に実証プラントへの設計に必要となる高エネルギー中性子による重照射が、構造材料に与える強度特性への影響を把握するために、さまざまな模擬照射場を用いた照射データの整備及び照射特性の評価が行われている。このうち、米国HFIR炉における照射実験においては、時効効果が現れない低温(300$$^{circ}$$C)の照射においても、析出物の状態が変化することが見いだされ、その変化が強度特性変化に影響を与えている可能性が指摘された。この現象について、照射条件の制御性に優れ、短期間で高い照射量での特性評価が可能であるイオン照射法を利用することで、機構論的解明がなされることが期待される。本研究では、低放射化フェライト鋼に対してイオン照射実験を行い、析出物の照射下安定性について調べた。その結果、イオン照射実験においても、中性子照射実験で得られた結果と同様な、析出物に対する照射効果が確認された。また、中性子照射実験で得られた傾向と同じく、JLF-1では、F82Hに比べて析出物が回復・粗大化する傾向が確認された。このようにJLF-1において、回復傾向が強く現れる傾向は、JLF-1が低温(300$$^{circ}$$C)照射において、F82Hより照射硬化,照射脆化が小さい傾向と相関があると考えられる。現時点では、JLF-1の短時間クリープ強度がF82Hよりも低い点、焼き戻し強度が高いほどクリープ強度が低くなる一般的傾向から、JLF-1の焼き戻し条件(780$$^{circ}$$C$$times$$1時間)が、F82H(750$$^{circ}$$C$$times$$1時間)に比べて強いことに照射下析出物挙動の違いの一因があると考えられる。

It was previously reported that reduced-activation ferritic/martensitic steels (RAFs), such as F82H-IEA and JLF-1, showed a variety of changes in its mechanical property after neutron irradiation at 573K up to 5dpa, and have possible correlation with precipitation. The effects of irradiation on precipitation were also reported previously. In this study, irradiation effects on precipitation were investigated in detail utilizing ion irradiation in which irradiation condition could be controlled with high accuracy. F82H IEA heat, JLF-1 HFIR heat, and aged F82H-IEA (873K$$times$$30k h) were used for experiments. The specimens were irradiated at DuET facility, Inst. of Advanced Energy, Kyoto University up to 10 dpa at 573K with 6.4MeV Fe$$^{3+}$$ ion. Cross sectional TEM thin film specimens of ion irradiated region were made utilizing focused ion beam (FIB) processor with micro-sampling system at JAERI. These thin film specimens were made to contain both irradiated region and non-irradiated region beneath irradiated region. Size distribution and aspect ratio of precipitates were analyzed on each region. It turned out that the finer precipitates were dominant in irradiated region of F82H compared to that in non-irradiated region, but fewer and larger precipitates were dominant in irradiated region of JLF-1. These results confirmed the presence of irradiation effects on precipitate evolution even at 573K, which was observed in neutron irradiated RAFs.

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パーセンタイル:91.49

分野:Materials Science, Multidisciplinary

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