Development of a magnetic sensor system for predictive IASCC diagnosis on stainless steels in a nuclear reactor

原子炉内におけるステンレス鋼のIASCC予兆診断に用いる磁気センサーシステムの開発

根本 義之  ; 欅田 理*; 内一 哲哉*; 高屋 茂  ; 塚田 隆 

Nemoto, Yoshiyuki; Keyakida, Satoshi*; Uchimoto, Tetsuya*; Takaya, Shigeru; Tsukada, Takashi

これまでの研究において、オーステナイトステンレス合金中性子照射材のフラックスゲート(FG)センサーによる漏えい磁束密度測定結果と、照射誘起応力腐食割れ(IASCC)感受性の間に、相関性が見られることを報告している。本研究は、実機への適用性がより高いと考えられる渦電流法及び交流磁化法によってIASCC予兆診断を行うための技術開発を目的として実施した。そのために原子炉内環境への十分な耐性を持つセンサーの開発を行った。またセンサープローブの小型化による位置分解能の向上を実施した。遠隔操作可能なセンサーシステムを製作し、中性子照射材及び模擬材の測定による性能評価試験を行い、その結果渦電流法及び交流磁化法によって評価した磁気特性と、IASCC感受性の間に正の相関関係が得られ、本システムによるIASCC予兆診断が可能であることが示された。また、実機原子炉内での適用のために今後実施すべき開発項目と、磁気特性とIASCC感受性の相関関係のメカニズムについて議論を行った。

This paper presents a study conducted to develop a diagnostic system that can detect IASCC precursors in stainless steels by measuring the magnetic properties of the material. The eddy current method and alternating current (AC) magnetization method were used, as these will be more practical for use in actual reactors. Probes were developed for these measurement methods, providing sufficient tolerance for environments in nuclear reactors. An attempt was also made to improve spatial resolution by manufacturing a smaller probe. A sensor system was designed for remote control, performance tests were conducted by measuring neutron-irradiated specimens and mock specimens, and magnetic data were evaluated by comparing the IASCC susceptibility of the specimens. It was proved that the sensor system developed in this study is capable of detecting IASCC precursors. Further developments necessary for application in actual nuclear reactors and the mechanism of correlation between magnetic properties and IASCC susceptibility were also discussed.