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Effect of specimen shape on the elongation of 316LN jacket used in the ITER toroidal field coil

ITERトロイダル磁場コイル用316LNジャケットの伸びにおける試験片形状の影響

濱田 一弥; 河野 勝己; 齊藤 徹; 井口 将秀; 中嶋 秀夫; 手島 修*; 松田 英光*

Hamada, Kazuya; Kawano, Katsumi; Saito, Toru; Iguchi, Masahide; Nakajima, Hideo; Teshima, Osamu*; Matsuda, Hidemitsu*

原子力機構は、ITER計画の日本の国内機関として、ITERトロイダル磁場コイル用導体全体の25%の調達を分担している。導体は、直径0.8mmのNb$$_{3}$$Sn超伝導素線900本と銅素線522本を束ね合せたものを、金属製の保護管(ジャケット)に収めた構造である。ジャケットの4Kでの機械試験には、当初JISに基づき製作した試験片(並行部の幅:8mm)を用いたが、冷間加工及び熱処理を実施したサンプルの伸びにばらつきが見られた。このため、ASTMに準拠した試験片(並行部:幅12.5mm)を使用して試験片形状依存性を調べた。その結果、ジャケット受け取り状態での耐力、伸びはサンプルの形状にかかわらず、比較的ばらつきが少ない(3%以下)が、冷間加工及び熱処理を実施したサンプルの伸びについては、ASTMの試験片ではばらつきが少なくなる傾向を示した。熱処理したサンプル破断面はカップアンドコーン状破壊を示し、破断面周辺部の粒内破壊と中央部の粒界破壊が混在する状態であることがわかった。このため、伸びのばらつきの原因は、粒界破壊面の進展が、脆化によりサンプル形状の影響を受けやすくなっている可能性が示唆される。

The TF coil conductor was composed of 900 Nb$$_{3}$$Sn superconducting strands and 522 Cu strands protected by circular sheath tube (jacket) with the outer diameter of 43.7 mm. The jacket section is a seamless tube made of modified 316LN. JAEA tested different types of tensile specimen (Japanese Industrial Standards (JIS) type and ASTM type) cut from jacket. ASTM type specimen has longer and wider reduced section than those of JIS type specimen. Elongation of as received condition is not dependent on specimen shape. But after cold work and aging, the elongation is deteriorated due to a sensitization and scattering of elongation is larger than that of as received condition. Fracture mode of aged jacket is "cup and cone fracture", which have a mixture of inter granular at center area and trans-granular factures in circumference area. It is considered that initiation of fracture is more sensitive on test specimen shape with low ductility.

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