Intergranular embrittlement and irradiation hardening due to phosphorus in reactor pressure vessel steels

原子炉圧力容器鋼のリンによる粒界脆化と照射硬化

西山 裕孝 ; 鬼沢 邦雄 ; 松澤 寛*

Nishiyama, Yutaka; Onizawa, Kunio; Matsuzawa, Hiroshi*

中性子照射した原子炉圧力容器鋼で、粒界のリン偏析と照射硬化が延性脆性遷移温度(DBTT)に及ぼす影響を、オージェ電子分光分析,局所電極型アトムプローブ、及び陽電子消滅法による組織分析を用いながら検討した。中性子照射により粒界のリン偏析が誘起されることを示した。また、材料中のリン含有率が高くなると照射硬化が大きくなることを示した。これは、照射によって生成した空孔によって安定化されたリン集合体によるものであることを明らかにした。粒界のリン濃度及び照射硬化とDBTTの関係、並びに破面観察から、中性子照射によって粒界におけるリンの脆化能が小さくなる現象を見いだし、脆化の主要因は照射硬化によることを示した。これらの結果に基づき、原子炉圧力容器の長期使用により粒界脆化が顕在化する可能性について議論した。

The effects of grain-boundary P segregation and hardening on the embrittlement in terms of Charpy ductile-to-brittle transition temperature (DBTT) in several neutron-irradiated reactor pressure vessel (RPV) steels with different bulk contents of P have been investigated using a scanning Auger microbe, a local electrode atom probe and positron annihilation spectroscopy. Increasing the neutron fluence promotes intergranular P segregation, particularly in steels with high levels of P. The content of P significantly also affects irradiation hardening due to distinct formation of P-rich precipitates arising from the stabilization of vacancies. It was found that neutron irradiation mitigates an embrittling effect of segregated P, therefore the hardening more strongly affects the DBTT shift than the P segregation. The likelihood of intergranular embrittlement of RPV steels is discussed by these results.