Non-destructive evaluation methods for degradation of IG-110 and IG-430 graphite

IG-110及びIG-430黒鉛の非破壊的劣化評価技術

柴田 大受 ; 角田 淳弥 ; 多田 竜也; 塙 悟史 ; 沢 和弘; 伊与久 達夫

Shibata, Taiju; Sumita, Junya; Tada, Tatsuya; Hanawa, Satoshi; Sawa, Kazuhiro; Iyoku, Tatsuo

炉内黒鉛構造物の長寿命化は超高温ガス炉(VHTR)のための重要な技術であり、高温での中性子照射により生じる残留応力が寿命を決める因子となっている。また、通常運転時では黒鉛の酸化の影響は少ないと考えられるが、寿命期間の長期においては確認する必要がある。本研究ではこれらの損傷を非破壊的に評価するため、微小硬度計の圧子の押込み特性と超音波伝播特性の適用性を検討した。実験にはVHTRの候補銘柄であるIG-110とIG-430を使用し、以下の結果を得た。(1)圧縮ひずみを与えた状態では圧子の押込み特性が変化することから、押込み特性から残留応力を測定できる見込みを得た。(2)黒鉛の均一酸化状態における1MHzの音速の変化は、超音波と気孔との相互作用モデルにより評価することが可能である。(3)IG-110黒鉛の酸化による強度低下の傾向は均一酸化モデルで評価することができ、今後非均一状態への展開が重要である。

The lifetime extension of in-core graphite components is one of the key technologies for the VHTR. The residual stress in the graphite components caused by neutron irradiation at high temperatures affects their lifetime. Although oxidation damage in the components would not be significant in reactor normal operation, it should be checked as well. To evaluate the degradation of the graphite components directly by non-destructive way, the applicability of the micro-indentation and ultrasonic wave methods were investigated. The fine-grained isotropic graphites of IG-110 and IG-430, the candidate grades for the VHTR, were used in this study. The following results were obtained. (1) The micro-indentation behavior was changed by applying the compressive strain on the graphite. It suggested that the residual stress would be measured directly. (2) The change of ultrasonic wave velocity with 1 MHz by the uniform oxidation could be evaluated by the wave-propagation analysis with wave-pore interaction model. (3) The trend of oxidation-induced strength degradation on IG-110 was expressed by using the proposed uniform oxidation model. The importance of the un-uniformity consideration was indicated.