Accuracy of prediction method of cryogenic tensile strength for austenitic stainless steels in ITER toroidal field coil structure

ITER TFコイル構造物用調達活動におけるオーステナイト系ステンレス鋼の極低温強度予測式の精度評価

櫻井 武尊; 井口 将秀; 中平 昌隆; 斎藤 徹*; 森本 将明*; 稲垣 隆*; Hong, Y.-S.*; 松井 邦浩; 辺見 努; 梶谷 秀樹; 小泉 徳潔

Sakurai, Takeru; Iguchi, Masahide; Nakahira, Masataka; Saito, Toru*; Morimoto, Masaaki*; Inagaki, Takashi*; Hong, Y.-S.*; Matsui, Kunihiro; Hemmi, Tsutomu; Kajitani, Hideki; Koizumi, Norikiyo

原子力機構はこれまで、極低温で使用されるITER超伝導コイルに適用するオーステナイト系ステンレス鋼の合理的な品質管理手法の開発確立を目的に、室温で測定された引張強さと、炭素と窒素の含有量の関数として二次曲線を用いた4Kでの引張強度予測手法を開発してきた。核融合発電の技術的成立の実証を目指して建設が進んでいるITERでは、超伝導コイルが使用される。超伝導コイルシステムの一つであるTFコイルの容器構造物には巨大な電磁力に耐えるため、構造材料として高マンガンステンレス鋼JJ1及び高窒素添加型316LNが使用される。原子力機構はITER TFコイル構造物の調達責任を負っており、2012年から実機構造材料調達を開始し、矩形材,丸棒材,異形鍛造材などの製造を進めている。原子力機構は、構造材料の高マンガンステンレス鋼JJ1及び高窒素添加型316LNの機械特性を多数取得しており、本研究ではこれらの試験データを用いて、原子力機構が開発してきた4K強度予測手法の実機TFコイル構造物用材料に対する予測精度について評価を実施したので報告する。

Japan Atomic Energy Agency (JAEA) has developed the tensile strength prediction method at liquid helium temperature (4K) using the quadratic curve as a function of the content of carbon and nitrogen in order to establish the rationalized quality control of the austenitic stainless steel used in the ITER superconducting coil operating at 4K. ITER is under construction aiming to verify technical demonstration of a nuclear fusion generation. Toroidal Field Coil (TFC), one of superconducting system in ITER, have been started procurement of materials in 2012. JAEA is producing materials for actual product which are the forged materials with shape of rectangle, round bar, asymmetry and etc. JAEA has responsibility to procure all ITER TFC Structures. In this process, JAEA obtained many tensile strength of both room temperature and 4K about these structural materials, for example, JJ1: High manganese stainless steel for structure (0.03C-12Cr-12Ni-10Mn-5Mo- 0.24N) and 316LN: High nitrogen containing stainless steel (0.2Nitrogen). Based on these data, accuracy of 4K strength prediction method for actual TFC Structure materials was evaluated and reported in this study.