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Mechanical properties of austenitic stainless steels irradiated at SINQ target 4

SINQターゲット4で照射されたオーステナイト鋼の機械的特性

斎藤 滋; 濱口 大; 宇佐美 浩二; 遠藤 慎也; 小野 勝人; 松井 寛樹; 菊地 賢司*; 川合 將義*; Yong, D.*

Saito, Shigeru; Hamaguchi, Dai; Usami, Koji; Endo, Shinya; Ono, Katsuto; Matsui, Hiroki; Kikuchi, Kenji*; Kawai, Masayoshi*; Yong, D.*

マイナーアクチノイド(MA)を核変換するための加速器駆動未臨界炉(ADS)の研究開発が進められている。ADSの未臨界炉心内にあるビーム窓は高エネルギー陽子と中性子の両方の照射を受ける。本研究では、照射された材料の機械的特性を評価するために、SINQターゲット4(STIP-II)で照射されたオーステナイト鋼(JPCA及びAlloy800H)の照射後試験を行った。オーステナイト鋼はフェライトマルテンサイト鋼で考慮する必要のあるDBTTシフトの問題がないといった点でビーム窓材として好ましい。本研究の照射条件は、以下の通りである。陽子エネルギー580MeV,照射温度100$$sim$$450$$^{circ}$$C,はじき出し損傷量6.5$$sim$$19.5dpa。すべての照射後試験は原子力機構東海研究開発センターのWASTEFと燃料試験施設で行われた。引張り試験は大気中で、室温、250$$^{circ}$$C及び350$$^{circ}$$Cで行われた。試験後はSEMによる破面観察を行った。室温試験の結果、10dpa程度までは照射量とともに照射硬化が増加するが、それ以上の照射量では、照射硬化が飽和することがわかった。延性も、10dpa付近までは低下するが、19.5dpaでも保たれていることがわかった。また、SEMによる破面観察の結果、すべての試料は延性破断であった。

The research and development for an accelerator-driven system (ADS) to transmute minor actinide (MA) have been progressed. The target beam window of ADS submerged in the reactor will be subjected to high-energy proton and spallation neutron irradiation. To evaluate mechanical properties of irradiated materials, post irradiation examination (PIE) of the STIP (SINQ target irradiation program) specimens was carried out at JAEA. In the present study, PIE on austenitic steels JPCA and Alloy800H irradiated at SINQ target 4 (STIP-II) was conducted. Austenitic steels are preferable as the material for the target beam window of ADS from the view point of DBTT shift, which should be taken into consideration for ferritic / martensitic steels. The irradiation conditions were as follows: proton energy was 580 MeV, irradiation temperatures were ranged from 100 to 450$$^{circ}$$C, and displacement damage levels were ranged from 6.5 to 19.5 dpa. Tensile tests were performed in air at R.T. to 350$$^{circ}$$C. Results of the tensile tests performed at R.T. indicate that irradiation hardening occurred with increasing displacement damage level up to 10 dpa. At higher doses, irradiation hardening seemed to tend to saturate. Degradation of ductility was bottomed around 10 dpa and specimens kept its ductility until 19.5 dpa. All the specimens fractured in ductile manner.

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