Effects of chemical composition and dose on microstructure evolution and hardening of neutron-irradiated reactor pressure vessel steels

中性子照射した原子炉圧力容器鋼におけるミクロ組織変化と硬化に対する化学組成及び照射量の影響

武内 伴照   ; 蔵本 明*; 亀田 純*; 外山 健*; 永井 康介*; 長谷川 雅幸*; 大久保 忠勝*; 義家 敏正*; 西山 裕孝 ; 鬼沢 邦雄 

Takeuchi, Tomoaki; Kuramoto, Akira*; Kameda, Jun*; Toyama, Takeshi*; Nagai, Yasuyoshi*; Hasegawa, Masayuki*; Okubo, Tadakatsu*; Yoshiie, Toshimasa*; Nishiyama, Yutaka; Onizawa, Kunio

中性子照射した原子炉圧力容器鋼でのミクロ組織変化と硬化との関係を、3次元アトムプローブ,陽電子消滅,ビッカース硬度測定を用いて調べた。試料には不純物濃度を変じた2種のA533B-1鋼を用い、材料試験炉(JMTR)において照射速度はほぼ一定に揃えつつ照射量を大きく変じた(0.329.910n cm(E1MeV))加速照射を行った。その結果、低照射量領域における急激な硬化はおもにマトリックス損傷の形成によるものであり、中照射量高照射量領域における緩やかな硬化は、不純物濃度の高い鋼材中では銅富裕クラスター(CRCs)、低い鋼材ではSi-Mn-Ni富裕クラスター(MNSCs)の形成によるものであることがわかった。ラッセルブラウンモデルにより見積もられた、CRCs及びMNSCsが転位の運動を阻害する強さはほぼ同じであった。また、最も高い照射量において、不純物濃度の高い鋼材においてもMNSCsが形成することが示された。

This study reports the effects of the composition and dose on microstructure evolution and hardening in high- and low-impurity A533B-1 steels neutron-irradiated in a wide range from 0.32 to 9.9 10 n cm (E 1 MeV) under a constant high flux at JMTR. The early hardening was found to be caused by mainly matrix defects. The gradual hardening after middle stage of irradiation was found to be caused by the formation of Cu rich clusters (CRCs) and Mn-Ni-Si rich clusters (MNSCs), respectively, in the high- and low-impurity steels. By applying a RB model, it was found that the dislocation-pinning strength of the CRCs and MNSCs is almost the same. Moreover, the high-impurity steel subjected to the highest dose revealed the formation of MNSCs.