Effects of nature of grain boundary on void distribution during irradiation in austenitic stainless steels

中性子照射したオーステナイト鋼のボイド分布に及ぼす粒界効果

関尾 佳弘  ; 山下 真一郎   ; 吉武 庸光 ; 西野入 賢治; 高橋 平七郎

Sekio, Yoshihiro; Yamashita, Shinichiro; Yoshitake, Tsunemitsu; Nishinoiri, Kenji; Takahashi, Heishichiro

原子炉炉心材料(オーステナイト系ステンレス鋼)では、照射欠陥集合体の蓄積の結果として、ボイドスエリングや照射硬化が起こることが一般的に知られているが、これらの現象を引き起こす転位やボイドの形成過程がどのような微細組織因子(シンクの種類等)の影響を受けているかなどについては十分に明らかにされていない。このようなことから、本研究ではオーステナイト系ステンレス鋼における粒界近傍での照射欠陥集合体、特にボイド組織の蓄積過程を明らかにするために、3元系モデル合金Fe-15Cr-15Ni及びPNC316を用いて、「常陽」で中性子照射を行い、照射後微細組織観察からボイド組織の蓄積過程と粒界構造との関係性の評価を行った。その結果、整合性の低いランダム粒界近傍にはボイド欠乏帯が生じ、整合性の高い対応粒界近傍には生じないことが示され、粒界近傍のボイド組織の蓄積過程が粒界構造の違いによって変化することが明らかになった。また、両鋼種のボイド欠乏帯の評価から、PNC316におけるスエリング潜伏期間は、空格子濃度及び拡散係数の減少に起因していることが示された。

The process of the irradiation-induced defects accumulation during irradiation has not been clarified yet, namely what microstructural factors affect defect accumulation process. For this reason, we investigated the void distribution near grain boundaries by focusing on grain boundaries as a microstructural factor in Fe-15Cr-15Ni model alloy and PNC316 stainless steel used for the nuclear fast reactor. It was clarified that the void denuded zone were formed near only a random grain boundary under neutron irradiation in Fe-15Cr-15N alloy and PNC316 stainless steel as being observed in the electron-irradiated austenitic stainless steels. We discussed the difference of the void denuded zone distribution in both steels under low and high fluencie. These results suggest that the grain boundary characteristics and its effect on void denuded zone formation will play a role for the void swelling under neutron irradiation in austenitic stainless steels.