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Progress in the R&D project on oxide dispersion strengthened and precipitation hardened ferritic steels for sodium cooled fast breeder reactor fuels

ナトリウム冷却高速増殖炉燃料用酸化物分散強化型及び析出強化型フェライト鋼の研究開発プロジェクトの進捗

皆藤 威二 ; 大塚 智史 ; 井上 賢紀 

Kaito, Takeji; Otsuka, Satoshi; Inoue, Masaki

高速炉燃料の高燃焼度化は、それらを構成する材料の照射性能に依存する。このため、日本原子力研究開発機構では、高燃焼度燃料のための最も有望な候補材料として、酸化物分散強化型(ODS)フェライト鋼被覆管と析出強化型(PH)フェライト鋼ラッパ管を開発している。小規模での製造技術が既に確立され、数百本のODS鋼被覆管と何十本のPH鋼ラッパ管の製造に成功した。将来の商業炉にこれらの材料を供給するためには量産技術開発が不可欠である。製造したこれら材料の機械的特性について、炉外試験及び「常陽」やFFTFでの材料照射試験によって調査した。これらの結果に基づき、それぞれの材料について暫定的な強度基準を策定した。これらの材料強度基準を高度化し、照射性能を実証するために「常陽」やBOR-60を利用した一連の照射試験を実施する計画である。また、2025年以降に運転開始が計画されている実証炉の設計研究に反映する。

High burnup capability of sodium cooled fast breeder reactor (SFR) fuels depends significantly on irradiation performance of their component materials. Japan Atomic Energy Agency (JAEA) has been developing oxide dispersion strengthened (ODS) ferritic steels and a precipitation hardened (PH) ferritic steel as the most prospective candidate materials for fuel pin cladding and duct tubes, respectively. Technology for small-scale manufacturing is already established, and several hundreds of ODS steel cladding tubes and dozens of PH steel duct tubes were successfully produced. We will step forward to develop manufacturing technology for mass production to supply these steels for future commercialized SFRs. Mechanical properties of the products were examined by out-of-pile and in-pile tests including material irradiation tests in the experimental fast reactor JOYO and the Fast Flux Test Facility (FFTF). The material strength standards (MSSs) were tentatively compiled in 2005 for ODS steels and in 1993 for PH steel. In order to improve the MSSs and to demonstrate high burnup capability of the materials, we will perform a series of irradiation tests in BOR-60 and JOYO until 2015 and contribute to design study for a demonstration SFR of which operation is expected after 2025.

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