Very high cycle fatigue in pulsed high power spallation neutron source

核破砕中性子源における超高サイクル疲労

Xiong, Z.*; 二川 正敏  ; 直江 崇   ; 前川 克廣*

Xiong, Z.*; Futakawa, Masatoshi; Naoe, Takashi; Maekawa, Katsuhiro*

核破砕中性子源水銀ターゲットの容器構造材として用いられているオーステナイト系ステンレス鋼SUS316Lの陽子及び中性子照射環境における超高サイクルの疲労強度について調べるために、SUS316L及び照射による硬化を模擬したSUS316Lの冷間圧延材を用いて、水銀ターゲット容器で生じるひずみ速度10Sに相当する高ひずみ速度での負荷が可能である超音波疲労試験を実施した。その結果、通常の疲労試験(1010s)と比較して、ひずみ速度効果により疲労強度が2割程度上昇すること、疲労過程で発生する複数の閉じた微小亀裂の周囲で生じる熱弾性効果により、破断直前に急激な温度上昇(約300C)が生じることを明らかにした。また、微小亀裂が生じた試料の残強度を確認した結果、受け入れ材と同等の残強度があることを確認した。

Very high cycle fatigue degradation of type 316L austenitic stainless steel, which is used as the structural material of neutron spallation sources under intensive neutron irradiation environment, is investigated by using an ultrasonic fatigue testing machine. The strain rate imposed on the structure of neutron spallation source is almost equivalent to that produced in the testing machine. The temperature on the surface was controlled by the air-cooling. The effect of strain rate on the fatigue strength is recognized to increase the fatigue limit.