R&D of oxide dispersion strengthened ferritic/marteusitic steels for FBR

鵜飼 重治; 西田 俊夫; 吉武 庸光

Journal of Nuclear Materials, 258-263(Part 2), p.1745 - 1749, 1998/10

https://doi.org/10.1016/S0022-3115(98)00241-4

酸化物分散強化型(ODS)フェライト/マルテンサイト鋼は,優れた高温強度と耐スエリング性が期待できるため,FBRの長寿命炉心材料として最も期待されている材料である。再結晶ODSフェライト鋼とODSマルテンサイト鋼を開発することにより,強度の異方性と低延性の課題を克服した。また,冷間加工によるODS被覆管の製造の見通しが得られたことを示した。本論文では高速炉被覆管への適用という観点から,ODS鋼開発を総合的に評価した結果を述べる。

Research on creation of advanced materials in nuclear severe environment

加納 茂機; 舘 義昭; 井上 賢紀; 小野瀬 庄二; 西田 俊夫; 丸山 忠司

Proceedings of MC'96 International Symposium, 0 Pages, 1996/00

クロスオーバー研究第I期計画により以下のような成果を得た。(1)遮蔽コードによる材料成分設計により,耐熱性を有した最適成分系を選定した。各種放射線環境に応じ自在に遮蔽材の成分を変化させるために,粉末治金法を適用し成形プロセス条件の最適化を行った。その結果,従来の遮 蔽材より優れた耐熱性と十分な日本機械学会的特性を有する遮蔽材創製の見通しを得た。(2)制御材ペレット成形プロセス条件の最適化を行うとともに,炉外特性評価を行い,B4C/Cu-Ni,B4C/Zr,B4C/Mo,B4C/SiCウィスカーが,B4Cより耐割れ性に優れ,長寿命化できる見通しを得た。(3)腐食機構を検討した結果,Naの粒界拡散により優先的に粒界腐食が進行し,耐食性を向上するためには,不純物及び生成するSiO2の低減,粒界の結晶化等,粒界の組織・構造制御が不可欠であることを明らかにした。

原子力用材料クロスオーバー研究第I期計画 (平成元年度5年度) 研究成果総合報告書

加納 茂機; 舘 義昭; 井上 賢紀; 西田 俊夫; 吉田 英一; 平川 康

PNC TN9410 94-113, 70 Pages, 1994/04

PNC-TN9410-94-113.pdf:3.67MB

(目的)平成元年度から開始した原子力用基盤材料研究(フロンティア材料研究)では、研究の効率的・効果的な推進のため、「クロスオーバー研究制度」により、産・学・官の相互交流型研究を行ってきた。5年度にて第I期計画が終了したのに伴い、本報で、クロスオーバー研究の推進体制、研究交流活動および国内外調査の実績をまとめるとともに、動燃の研究成果の概要および6年度からの第II期研究計画の概要を述べる。(方法)クロスオーバー研究体制として、原子力基盤技術総合的研究推進委員会(委員長:藤家東工大教授)が組織され、その下部組織である原子力用材料研究交流委員会(主査:岡本東工大教授)に研究実施機関である動燃、原研、金材研、無機材研、物質研が参画し、研究計画、研究成果および研究交流方法等を審議した。動燃と原研は、幹事機関として、研究交流方法の企画・調整の役割を交互に果たした。(結果) 1)動燃は幹事機関として、原研と交互に、材料研究交流委員会を10回開催した。また、研究会8回、勉強会3回、国内シンポジウム2回、国際シンポジウム1回、仏・独・伊・蘭の5研究機関とのワークショップの開催および国内研究機関の訪問調査を行った。これらの研究交流を通じた、外部の専門家との交流、新素材に関する最新情報の収集、試料の入手、共同研究の遂行等は、動燃の研究テーマの効率的推進に大変役立った。2)これらの研究交流により、動燃の研究テーマに関して以下のような成果を得た。1・新型セラミックス: 焼結法による既存の各種セラミックス(Al2O3,ZrO2,SiC,SiC3N4,Sialon等)を対象に550度Cおよび650度Cで最長4,000 時間のNa中腐食特性を評価し、優先的に粒界の腐食が進行し、耐腐食性を向上させるためには粒界の組織・構造制御が不可欠であることを明らかにした。これらの成果を踏まえて新型セラミックス素材を試作・評価し、一部のセラミックスについて、耐食性に優れた新型セラミックス創製の見通しを得た。2・傾斜機能材: PSZ/SUS 系FGMの各種物性値を組織および温度の関数として定式化し、高温度落差場及び高熱流束環境下における非定常・弾塑性解析を行った。高温度落差場においては遮蔽性重視型FGMが、高熱流束環境下においては熱伝達性能重視型FGMが熱応力緩和の点で有利であることを明らかにし、最適材料設計手

噴射分散法による分散強化フェライト鋼の試作(1)

藤原 優行*; 西田 俊夫*; 小田 正彦*; 十代田 哲夫*

PNC TJ9058 88-009, 77 Pages, 1989/02

PNC-TJ9058-88-009.pdf:10.78MB

噴射分散法(Spray-DispersionMthod,SD法と略す)最近開発された技術で外部から溶鋼流に酸化物粒子を噴射することによって粒子を分散させた鋼を製造することができる。この新しいプロセスによって製作する酸化物分散強化型(OxideDispersionStrengthened,ODS)フェライト鋼の大型高速炉の長寿命炉心材料への適用性を評価するためにまずFe-13Cr鋼を用いて基礎的な検討を行い、次の結果を得た。1)水および溶融Snを用いたモデル実験結果により良好な噴射分散状態を得るためには溶融金属流の径(溶湯ノズ径)、噴射ガスノズルの径と数、噴射交角、および噴射ガス圧力が重要な因子であることを明らかにした。2)真空溶解炉に組み込んだSD実験の装置を試作して、分散制御元素としてTi,Nb,Vを添加したFe-13Crフェライト鋼の10Kg鋼塊についてZrO2酸化物粒子のSD実験を実施した。SD法により鋼中に最大量約0.5%のZrO2を添加させることができた。しかし、鋼中の酸化物粒子の径は大きく、また酸化物粒子の分布も不均一であった。これらの問題を改善するためには噴射ガス圧力と酸化物粉末の供給量の増強を図る必要があると考えられた。

被覆管内面コーディング法の開発(A)

藤原 優行*; 西田 俊夫*

PNC TJ9058 88-008, 56 Pages, 1988/07

PNC-TJ9058-88-008.pdf:8.82MB

高速炉燃料の長寿命化を図る上でFCCIによる被覆管内面の腐食は重要な問題である。腐食低減のため、Tiを酸素ゲッター材として選定し、各種の被覆管内面コーティング法を調べた。量産性、経済性の優れた方法の一つとして無電解Ni-Ti-複合めっき法を選択し、SUS 316鋼板を用いて予備的な実験を行った。実験結果より健全で均一な厚さ(約20m)のNi-Ti複合めっき層を得ることができた。Ti粒子は最大面積率約30%でNiめっき地中に分散していたが、高温ではNi、Tiの反応すなわち組成変化と金属間化合物の形成が起った。本方法の有用性を評価するためには腐食に対するNi-Ti複合めっき層の有効性を明らかにする必要がある。

Research on Creation of Functionally Gradient Materials

斉藤 淳一; 西田 俊夫; 丸山 忠司; 加納 茂機

Proceedings of MC'96 International Symposium, , 

クロスオーバー研究の一つとして動燃において行ってきた傾斜機能材料(FGM)の第I期計画が終了し,以下のような成果が得られた。(1)FGMの内部熱応力の非定常・弾塑性解析をするために,従来より動燃において開発された有限要素解析のFINASをFGM用に改良を行った。(2)PSZ(部分安定化ジルコニア)/SUS304のFGMの熱応力解析結果から,高温度落差場においては熱遮蔽に優れているセラミックス成分の多いFGMが,高流束環境下では金属成分のFGMが,それぞれ熱応力緩和に有効であることがわかった。(3)Al2O3,Si3N4,SiCの3種類のセラミックスとSUS316からなるFGMの試作をメカニカル・アロイング(MA)と真空プラズマ焼結(VPS)を用いて行った。また,FGMの焼結のために,多重焼結を開発した。その結果,Al2O3/SUS316FGMのみ作製できた。他のFGMは焼結時に割れが生じた。