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Mechanical properties of JPCA and Alloy800H irradiated up to 19 dpa at SINQ target4

SINQターゲット4で19dpaまで照射されたJPCAとAlloy800Hの機械的特性

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

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

核破砕中性子源やADSのビーム入射窓及び構造材料は、高エネルギー陽子及び核破砕中性子の照射により、損傷を受ける。核破砕条件における材料の照射損傷特性を明らかにするために、スイスのPSIを中心として核破砕ターゲット材料照射プログラム(STIP: SINQ Target Irradiation Program)が進行中である。本プログラムは1996年に始まり、PSIの加速器で各種材料を580MeVの陽子で照射し、参加国がPIEを分担して行っている。原子力機構も照射試料の一部を輸送し、照射後試験を行った。本発表ではSTIP-II試料の中からJPCA鋼の引張り試験の結果を報告する。引張り試験の結果、JPCA鋼は照射後大きく硬化するが、耐力の増加は11dpa付近で飽和した。伸びも大きく低下したが、全伸びは19.5dpa照射後も約15%保っていた。試験後の破面観察の結果、粒界破面や割れなどは見られなかった。このJPCA鋼には約1600appmのHeが生成し、表面からの反跳分を除いた多くが材料中に残留していると推定される。TEM観察でも、Heバブルが組織中にほぼ一様に分布しており、特に粒界析出が見られなかったことと一致する結果と考えられる。一方、Alloy800Hの破面には一部に粒界破面が観察された。

In several institutes, the research and development for an accelerator-driven transmutation system (ADS) to transmute minor actinide (MA) have been progressed. To evaluate lifetime of the beam window, post irradiation examination (PIE) of the STIP (SINQ target irradiation program, SINQ; Swiss spallation neutron source) specimens was carried out at JAEA. The specimens were austenitic steels JPCA and Alloy800H. The irradiation conditions of the specimens irradiated at SINQ target 4 (STIP-II) were as follows: proton energy was 580 MeV, irradiation temperatures were ranged from 100 to 450$$^{circ}$$C, and dpa were ranged from 6.5 to 19.5 dpa. All PIE works has been carried out at WASTEF and RFEF in Tokai Research and Development Center, JAEA. Tensile tests were performed in air at R.T., 250$$^{circ}$$C and 350$$^{circ}$$C. Fracture surface observation after the tests was done by SEM. 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. The most of specimens fractured in ductile manner, however, the specimens irradiated at the higher dose ($$>$$ 19 dpa) and higher temperature ($$>$$ 400$$^{circ}$$C) showed partially intergranular morphology.

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