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中性子照射した原子炉圧力容器オーバーレイクラッドの3次元アトムプローブ分析

Study on microstructural changes in neutron-irradiated stainless steel weld-overlay cladding of nuclear reactor pressure vessels by atom probe tomography

武内 伴照  ; 西山 裕孝 ; 勝山 仁哉 ; 鬼沢 邦雄 ; 松川 義孝*; 外山 健*; 永井 康介*; 亀田 純*

Takeuchi, Tomoaki; Nishiyama, Yutaka; Katsuyama, Jinya; Onizawa, Kunio; Matsukawa, Yoshitaka*; Toyama, Takeshi*; Nagai, Yasuyoshi*; Kameda, Jun*

中性子照射によるステンレスオーバーレイクラッドの組織変化を定量的に分析するため、JMTRにおいて7$$times$$10$$^{19}$$n/cm$$^{2}$$(E$$>$$1MeV)まで照射されたクラッド材について、レーザー3次元アトムプローブでナノスケールの微細な領域の元素濃度揺らぎの分析を行った。二相ステンレス鋼であるクラッドのフェライト相において、照射前でもスピノーダル分解によるものと思われるCr濃度変動があり、照射によってその振幅は12%程度から20%程度にまで増大することがわかった。一方、濃度振幅の波長は照射によってほとんど変化せず、8$$sim$$10nm程度であった。また、Ni, Si, Mnの各元素についても有意な濃度揺らぎが確認された。講演では、Cr濃度変動と硬さとの相関、その他の元素濃度解析結果、及び熱時効との相違についても報告する。

Microstructure evolution on stainless overlay cladding of reactor pressure vessel was quantitatively investigated by means of three-dimensional local electrode atom probe (3DAP) in nano-scale. The cladding material was neutron-irradiated up to 7$$times$$10$$^{19}$$n/cm$$^{2}$$ (E $$>$$ 1 MeV)at JMTR. In ferrite phases of cladding material, a 12% of Cr concentration fluctuation, which was arisen through a spinodal decomposition, observed before the irradiation was progressed to 20% after the irradiation while the wave length of the fluctuation was almost not changed about 8-10 nm before and after the irradiation. In addition, Ni, Si and Mn concentration fluctuations were also observed. Correlation between Cr concentration fluctuation and hardness, other elements concentration fluctuation and differences from the thermal aging will be reported in presentation.

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