Effect of neutron irradiation on the mechanical properties of weld overlay cladding for reactor pressure vessel

原子炉圧力容器ステンレスオーバーレイクラッドの機械的特性に及ぼす中性子照射効果

飛田 徹; 宇田川 誠; 知見 康弘; 西山 裕孝 ; 鬼沢 邦雄 

Tobita, Toru; Udagawa, Makoto; Chimi, Yasuhiro; Nishiyama, Yutaka; Onizawa, Kunio

原子炉圧力容器の内面には、母材の耐食性を確保するため厚さが約5mmのステンレス鋼で肉盛溶接(ステンレスオーバーレイクラッド、以下、クラッドと呼ぶ。)が施工されている。加圧熱衝撃事象時の健全性評価においては、原子炉圧力容器内面の母材または溶接金属に表面き裂を想定し、脆性破壊の発生を判定する。健全性評価の精緻化のためにクラッド部を含めた評価を検討するには、中性子照射後のクラッドの機械的特性を把握する必要がある。本研究では、クラッド材を用いて高照射量領域まで中性子照射試験を行い、破壊靱性値等の機械的性質の変化について評価を行った。クラッド材の降伏応力と引張強さは中性子照射により増加し、シャルピー遷移温度は上昇した。中性子照射による弾塑性破壊靱性値の低下は少ないことを明らかにした。

To investigate the changes in the mechanical properties of cladding materials irradiated with high neutron fluence, two types of cladding materials were fabricated using the submerged-arc welding and electroslag welding methods. The tensile tests, Charpy impact tests and fracture toughness tests were conducted before and after neutron irradiation with a fluence of 10 n/cm at 290 C. With neutron irradiation, the yield strength and ultimate strength increased, and the total elongation decreased. The Charpy upper-shelf energy was reduced and the ductile-to-brittle transition temperature was increased with neutron irradiation. There was no obvious decrease in the elastic-plastic fracture toughness (J) of the cladding materials at high neutron fluence. The tearing modulus decreased with neutron irradiation, and considerable low J values were observed at high temperatures submerged-arc-welded cladding materials.