Estimation of tensile strengths at 4K of 316LN forging and hot rolled plate for the ITER toroidal field coils

ITER TFコイル用316LN鍛造材及び熱間圧延材の4Kにおける強度評価

井口 将秀; 齊藤 徹; 河野 勝己; 高野 克敏; 堤 史明; 千田 豊; 中嶋 秀夫

Iguchi, Masahide; Saito, Toru; Kawano, Katsumi; Takano, Katsutoshi; Tsutsumi, Fumiaki; Chida, Yutaka; Nakajima, Hideo

ITERに使用される超伝導磁石用構造材料は液体ヘリウム温度(4K)にて運転されるため、4Kにおける材料強度評価は必要不可欠である。しかし、4Kでの材料強度評価試験には多大な労力を要するため、効率化のために原子力機構は比較的容易に得ることができる室温強度評価結果と材料の炭素及び窒素の含有量をパラメータとする2次曲線を使用した強度予測式の研究開発を行い、JSME規格の策定に貢献した。本発表ではITER TFコイル実規模試作において鍛造及び熱間圧延によって製作された窒素添加強化型316LNステンレス鋼にこの予測式を適用し、その予測精度について検討を行った。その結果、材料の炭素及び窒素含有量によって使用する予測式により、室温の強度評価結果から4Kでの強度を精度よく予測できることがわかった。本発表ではこの検討結果について発表する。

A prediction method for tensile strengths at liquid helium temperature (4K) has been developed in order to rationalize qualification tests of cryogenic structural materials used in large superconducting magnet for a fusion device. This method is to use quadratic curves which are expressed as a function of carbon and nitrogen contents and strengths at room temperature. This study shows results of tensile tests at 4K and confirmation of accuracy of prediction method for tensile strengths at 4K for large forgings and thick hot rolled plates of austenitic stainless steels, which can be used in the actual coil case and radial plates of the ITER toroidal field coils. These products are 316LN having high nitrogen from 0.09 to 0.24% and maximum thickness is 600mm. As the results, it was confirmed that the tensile strengths of these products at 4K can be predicted by using appropriate quadratic curves. And distribution of strengths for each product was estimated.