Development of high-chromium steel for sodium-cooled fast reactor in Japan and creep-fatigue assessment of the steel

ナトリウム冷却高速炉用高クロム鋼の開発とクリープ疲労強度評価

若井 隆純 ; 祐川 正之*; 伊達 新吾*; 浅山 泰 ; 青砥 紀身 ; 久保 重信* 

Wakai, Takashi; Sukekawa, Masayuki*; Date, Shingo*; Asayama, Tai; Aoto, Kazumi; Kubo, Shigenobu*

ナトリウム冷却高速炉用高クロム鋼の化学成分仕様及び材料特性式を暫定するとともに、同鋼のクリープ疲労強度評価を行った。材料特性試験や金属組織の観察・分析の結果から、延性・靭性を改善するには、タングステンを減らすべきであることを示した。そして、ナトリウム冷却高速炉用高クロム鋼の暫定仕様を示し、繰返し応力ひずみ関係式やクリープひずみ式といった材料特性式も提示した。これらの材料特性式を用いて同鋼のクリープ疲労強度評価を行ったところ、かなり保守的な予測結果が得られた。これは、初期応力が過大に見積もられたことに起因するクリープ損傷の過大評価が原因であることがわかった。クリープ疲労強度評価法には、改良する余地があることがわかった。

This paper presents the provisional material specification and characteristics of the high chromium (Cr) steel for the sodium-cooled fast reactor (SFR) in Japan and creep-fatigue assessment of the steel. Based on the mechanical test and metallurgical examination results, it is clarified that tungsten (W) should be diminished to achieve better ductility and toughness. Then the provisional specifications of the high Cr steel for SFR components are proposed. Material characteristics, e.g. cyclic stress-strain relationship and creep strain curve, are also presented based on the material test results. Using these characteristics, a creep-fatigue strength assessment of the steel was performed. Conservative predictions were obtained and it was clarified that such conservativeness were resulted from over estimation of creep damage caused by too large initial stress at the beginning of dwell. It can be pointed out there are some rooms for improvement in the assessment procedure.