粒界組織制御によるFBR炉心材料の高性能化に関する研究

High performance FBR core material development by means of grain boundary engineering

山下 真一郎   ; 矢野 康英  ; 坂口 紀史*; 渡辺 精一*; 粉川 博之*; 川合 將義*

Yamashita, Shinichiro; Yano, Yasuhide; Sakaguchi, Norihito*; Watanabe, Seiichi*; Kokawa, Hiroyuki*; Kawai, Masayoshi*

高速炉(FBR)のオーステナイト系炉心材料の一つであるSUS316相当鋼(PNC316)に対して、粒界性格分布を最適化する条件の絞込みを行い、試作材を作成した。この試作材に対して、強度特性,高温組織安定性,照射特性を評価し、従来材料の改良,高性能化について総合的に検討を進めた。粒界性格分布を制御したPNC316では、ランダム粒界と対応粒界を合わせた全粒界長さにおける対応粒界長さの割合が80%以上となり、追加の冷間圧延を施した場合でも70%以上になっていることが示された。一方、試作材(粒界性格制御したPNC316とその冷間加工材)及び参照材(PNC316)に対して実施した二重イオン照射試験,比較評価から、(1)冷間加工の導入によりボイド核形成・成長が抑制されること、また、参照材に比べて(2)析出物の粒内析出割合が増加する傾向にあること等が示され、粒界性格制御したPNC316ではこれらの効果が重畳してボイドスエリングが抑制されていることが明らかとなった。強度特性や高温組織安定性の評価結果を踏まえた総合的な考察から、粒界性格制御法の適用によりPNC316相当以上に耐照射性を高められる可能性が示された。

In this study, grain boundary character distribution (GBCD)-optimized Type 316 corresponding austenitic stainless steel has been developed as a nuclear material for next generation energy systems. Some of steel sheets were cold-rolled additionally for making the GBCD-optimized and cold-worked (GBCD+CW) specimens. These specimens, including as GBCD-optimized, were examined tensile strength property, phase stability during high temperature thermal ageing and irradiation property. The GBCD was assessed by orientation imaging microscopy (OIM) and also the microstructure by TEM. The OIM results showed that the average grain sizes and the frequencies of CSL boundaries in the typical specimens were 40-47 m and more than 70%. Totally considered all experimental results, it was indicated that it is highly possible to develop high performance FBR core material by means of grain boundary engineering.