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鵜飼 重治; 上平 明弘; 水田 俊治
Effects of Radiation on Materials: 20th International Symposium (ASTM STP 1405), p.487 - 499, 2001/00
FFTFで燃料集合体照射されたPNC316と15Cr-20Ni鋼製の燃料被覆管について、燃料ピン外径測定と被覆管密度測定結果から、被覆管の照射クリープ係数を求めた。その結果は、FFTF-MOTA材料照射結果に基づき、すでに求めている値と同様であることから確認した。照射クリープとスエリングの相互作用係数(D項)は、スエリング速度の増加に伴い低下することを明らかにした。
上平 明弘; 鵜飼 重治; 水野 朋保; 浅賀 健男; 吉田 英一
Journal of Nuclear Science and Technology, 37(9), p.780 - 786, 2001/00
高強度フェライト/マルテンサイト鋼(PNC-FMS 鋼:0.12C-11Cr-0.5Mo-2W,Nb,V)について,熱時効材,ナトリウム浸漬材,照射材の試験データを評課した上で,高速炉炉心環境での短時間強度特性を検討し,被覆管ではナトリウム中への脱炭効果が顕著であり,ラッパ管では熱時効効果が顕著となることを明らかにした。
水田 俊治; 上平 明弘; 鵜飼 重治
JNC TN9400 2000-048, 28 Pages, 2000/04
JNC-TN9400-2000-048.pdf:0.64MB
高速増殖炉の被覆管材料としてのODSフェライト鋼は、耐照射性に優れるフェライト-マルテンサイト鋼中に酸化物(Y2O3)を微細に分散させて高温強度を改善しているため、燃料集合体の高燃焼度化とプラントの高温化を同時に達成可能な材料として期待されている。実用化戦略調査研究において、基準プラントである「MOX燃料Na冷却炉」の燃料被覆管にODSフェライト鋼を適用した場合の設計研究を供するため、ODS鋼フェライト鋼について、最新データを基に以下の材料特性・強度関係式を暫定的に策定した。(1)設計クリープ破断応力強さ(2)クリープ強度補正係数(環境効果)(3)外面腐食(Na中)(4)内面腐食(MOX燃料中)(5)熱伝導度
上平 明弘; 鵜飼 重治; 水田 俊治
JNC TN9400 2000-040, 41 Pages, 2000/03
JNC-TN9400-2000-040.pdf:0.85MB
高速増殖炉(以下FBRという。)の実用化戦略調査研究の一環である炭酸ガス冷却炉の燃料設計評価に資するために、フェライト鋼の炭酸ガス腐食に関連する文献を調査し、炭酸ガス腐食に影響を及ぼす因子を整理した。特にブレイクアウェイが発生するまでの腐食挙動について、温度依存性・Si量依存性・Cr量依存性について定量的な評価を行い、次のような腐食評価式を策定した。(式省略)
上平 明弘; 鵜飼 重治
JNC TN9400 2000-035, 164 Pages, 2000/03
JNC-TN9400-2000-035.pdf:3.67MB
高強度フェライト/マルテンサイト鋼(PNC-FMS鋼:0.12C-11Cr-0.5Mo-2W-0.2V-0.05Nb)は、サイクル機構が高速炉の次期炉心材料候補として開発した鋼種であり、1992年の材料強度基準(暫定案)の策定時に延性脆性遷移温度(DBTT)が評価されているが、衝撃特性において重要な特性の1つである寸法依存性、および上部棚吸収エネルギー(USE)の評価が行われていないといった課題がある。本報告では、PNC-FMS鋼および海外材のデータを用いて、USE,DBTTそれぞれにおける寸法依存性、熱時効効果、照射効果などを評価し、PNC-FMS鋼における製造時のUSEとDBTTの設計値、および熱時効効果と照射効果それぞれの設計式を策定した。得られた主な結果は次の通りである。(1)USEの寸法依存性は「(Bb)のn乗」(B:試験片の幅、b:試験片のリガメントサイズ)を用いて「USE=m(Bb)のn乗」(m,nは定数)の関係として適切に評価可能であること、およびPNC-FMS鋼の場合「n=1.4」となることを明らかにした。「(Bb)のn乗」における乗数「n」は、フルサイズ試験片のUSE(J)と関連付けられ、「n=1.38
10のマイナス3乗USE+1.20」の関係式が得られた。(2)DBTTの寸法依存性は「BKt」(Kt:弾性応力集中係数)を用いて適切に評価可能であり、「DBTT=p(log10BKt)+q」(p,qは定数)の関係にあることを明らかにした。PNC-FMS鋼の場合、DBTT=119(log10BKt)-160であった。(3)製造時DBTTの設計値、および熱時効効果と照射効果それぞれの設計式を用いて、照射後のDBTTを推定した結果、350
650
の照射温度範囲でサブサイズ試験片(幅3mm高さ10mm)のDBTTは180以下であった。
水田 俊治; 上平 明弘; 鵜飼 重治
JNC TN9400 2000-032, 38 Pages, 2000/03
実用化戦略調査研究において炭酸ガス冷却炉の炉心材料としてオーステナイト鋼を用いる場合には、炭酸ガスによる腐食を評価しておく必要がある。そのため、オーステナイト鋼の炭酸ガス腐食特性等に関する文献について調査し、炭酸ガス腐食に影響を与える因子について評価した上でデータの選定を行い、PE16、20Cr/25Ni/Nb、18Cr-8Ni及びJNC材について炭酸ガス腐食式を策定した。オーステナイト鋼の炭酸ガス腐食式は放物線則に従うとして文献データの上限式によって、表すことにした。炭酸ガス腐食データのないJNC材(PNC316, PNC1520, 14Cr-25Ni)については、Fe-Cr-Ni系において重量減少の等しい領域にある18Cr-8Ni鋼をベースにして、炭酸ガス腐食に影響を与える因子の最も大きいと考えられるSi添加量の影響について評価し腐食式を策定した。また、JNC材の高Ni鋼については20Cr/25Ni/Nbにより策定された式(省略)を適用することにした。
上平 明弘; 鵜飼 重治; 水田 俊治
JNC TN9400 2000-023, 126 Pages, 2000/02
JNC-TN9400-2000-023.pdf:2.94MB
サイクル機構が高速炉炉心材料として開発した改良SUS316鋼、および15Cr-20Ni鋼の照射クリープ特性については、MOTA材料照射データを用いて評価が行われ、照射クリープ歪み式が策定されている。しかし、海外炉心材料の評価報告において、材料照射データに基づいて作成された照射クリープ歪み式では燃料ピンの照射クリープ変形を適切に評価できない可能性が示されている。そこで本報告では、改良SUS316鋼および15Cr-20Ni鋼それぞれを被覆管とするMFA-1,2燃料照射データを用いて照射クリープ特性の評価を行い、さらに、MOTAデータに基づき策定された照射クリープ歪み式の燃料ピンへの適用性について検討を行った。得られた主な結果は次の通りである。1.MFA-1,2データに基づき算出した照射クリープ歪み式における照射クリープ係数「B0」は5.615.010のマイナス6乗[(10の26乗n/mの2乗,E
0.1MeV)のマイナス1乗(MPa)のマイナス1乗]であり、MOTAデータから得られた「B0」の値2.26.410のマイナス6乗に比べて大きい傾向にあるが、海外材料について報告されている値の範囲には十分含まれている。2.MFA-1,2データから照射クリープ歪み式におけるスエリング相互作用項の係数「D」を求めた結果、スエリング速度が増加するにつれて「D」は減少する傾向が見られた。MFA-1,2データから求めた「D」の値の範囲は、MOTAデータから得られた「D」の値3.88.210のマイナス3乗[(MPa)のマイナス1乗]、および海外材料の評価値を含んでいる。3.MOTAデータに基づき策定された照射クリープ歪み式を用いてMFA-1,2燃料ピンの照射クリープ変形を評価した結果、MOTAデータに基づく照射クリープ歪み式により燃料ピンの照射クリープ変形を概ね適切に評価できると考えられる。
水田 俊治; 鵜飼 重治; 上平 明弘
JNC TN9400 99-082, 60 Pages, 1999/10
FFTF/MOTAで照射された内圧封入型クリープ試験片について、照射材料試験室で被覆管部分の照射後密度測定を実施して、スエリングひずみとクリープひずみを精度良く分離することにより、照射クリープ係数を算出した。その結果、照射量依存項の係数(B0)とスエリング依存項の係数(D)は、PNC316鋼、15Cr-20Ni鋼及び14Cr-25Ni鋼で統一して表すことができ、照射中の熱クリープひずみ係数はそれぞれの鋼について各々策定した。得られた成果は以下のとおりである。(1)応力の効果によるスエリングは405605の温度範囲で認められ、応力レベルの高い方がスエリングは増加傾向にあることがわかった。(2)PNC316鋼と15Cr-20Ni鋼について算出した照射クリープ係数の値は、20%CW316S.S.,CW316Ti及びCW15-15Tiについて求められた海外報告値と同程度の範囲にあることがわかった。(3)FFTF/MOTA材料照射試験で求め礁射クリープ係数を用いて、燃料ピンのクリープひずみを適切に表すことができた。
上平 明弘; 水野 朋保; 鵜飼 重治; 吉田 英一
JNC TN9400 99-045, 57 Pages, 1999/04
高強度フェライト/マルテンサイト鋼(PNC-FMS鋼:11Cr0.5Mo2W,Nb,V)は、サイクル機構が高速炉の次期炉心材料候補として開発した鋼種である。1992年に策定された材料強度基準(暫定案)のクリープ強度補正係数は、Na中への脱炭による短時間強度の低下をそのまま適用したものであった。本報告では、PNC-FNS鋼のクリープ強度特性について、最新データを従来データに加えて評価し、次の事項を明らかにした。a.内圧の有無による脱炭挙動の違いは明確には見られない。b.炉外Na中の強度低下については、同一脱炭量の場合クリープ強度の低下の方が短時間強度に比べて大きい傾向が見られる。c.炉外Na中では高温・長時間ほどクリープ強度が低下したが、炉内Na中(MOTA)ではいずれの温度・時間でもクリープ強度はほとんど低下しなかった。また、大気中クリープ強度に対する炉外Na中または炉内Na中クリープ強度の比を求め、そのクリープ強度比を直接適用したクリープ強度補正係数と従来用いられている短時間強度特性適用ベースのクリープ強度補正係数について、設計評価への適用性を評価・検討し、両者の特徴を明らかにした。
上平 明弘; 鵜飼 重治; 水野 朋保
JNC TN9400 99-022, 83 Pages, 1999/02
旧「常陽」廃棄物処理建家を解体するにあたって、工法の違いによる工期、作業人工数、被ばく線量当量、廃棄物発生量、コストへの影響を確認するため、デコミッショニング評価システムによる評価計算を行った。解体工法は建家内の設備の撤去方法により以下の2工法を比較した。・工法A:現場で細断を行い、廃棄物容器に収納して、そのまま廃棄物保管場所に保管する方式。(平成9年度に評価計算を実施。)・工法B:現場で運搬容器に収納できる大きさに切断し、その後、専用の処理施設にて細断及び廃棄物容器に収納する方式。尚、工法Bについての評価計算は、専用の処理施設が決まっていないことから運搬容器への収納までを対象とした。以下に、それらの結果を示す。(1)工期は、工法Aが732日に対して工法Bは517日となった。(2)作業人工数は、工法Aが10,023人・日に対して工法Bは6,931人・日となった。(3)被ばく線量当量は、工法Aが61,967人・mSvに対して工法Bは37,606人・mSvとなった。(4)廃棄物発生量は、工法Aが69,112kgに対して工法Bは68,929kgとなった。(5)コストは、工法Aが696,553千円に対して工法Bは442,533千円となった。工法Aに比べて工法Bが工期、人工数、被ばく線量当量、コスト面で優位であり、廃棄物発生量については同等の結果が得られた。一方で工法Bは、専用の処理施設搬入後の作業が含まれていないため、今後、解体評価計算を実施する必要がある。
上平 明弘; 水野 朋保; 鵜飼 重治; 浅賀 健男; 吉田 英一
JNC TN9400 99-024, 101 Pages, 1999/01
高強度フェライト/マルテンサイト鋼(PNC-FMS鋼:11Cr0.5Mo2W,Nb,V)は、サイクル機構が高速炉の次期炉心材料候補として開発した鋼種であり、1992年に材料強度基準(暫定案)としてNa中への脱炭のみを考慮した短時間強度補正係数が策定されている。しかし、本材料については、脱炭のみならず、熱時効による強度低下も大きいことが判明しており、短時間強度補正係数としては脱炭と熱時効の両者を考慮する必要がある。本報告では、PNC-FMS鋼の短時間強度特性について、最新データを従来に加えて、Na中への脱炭効果および熱時効効果を再評価・検討し、次に示す事項を明らかにした。a.脱炭効果にはNa流速の依存性がみられ、Na流速が大きいほど脱炭による強度低下は顕著となる。b.脱炭効果に対する材料の焼き戻し温度の影響は見られなかった。c.脱炭による強度低下には部材寸法の影響が大きく、薄肉部材である被覆管で脱炭による強度低下が大きい。d.熱時効効果は焼き戻し温度が低いほど顕著であり、低温焼き戻し材であるラッパ管で熱時効による強度低下が大きい。上記の結果から、従来の材料強度基準を見直し、新たな短時間強度補正係数を策定した。
上平 明弘; 水田 俊治; 鵜飼 重治
9th International Conference on Fusion Reactor Materials, 195 Pages, 1999/00
高強度フェライト/マルテンサイト鋼(PNC-FMS鋼:0.12C-11Cr-0.5Mo-2W,Nb,V)およびオーステナイト鋼であるPNC316鋼と改良オーステナイト鋼(15Cr-20Ni 系鋼)について、FFTF/MOTAで照射された内圧封入管の歪み測定データを用いて、照射クリープ歪み特性を評価した。応力誘起スエリングを考慮した上で、内圧封入管と無負荷試験片との外形変化の違いから、照射クリープ係数「BO」とスエリング相互作用係数「D」を精度良く求めてた。
