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矢野 康英; 丹野 敬嗣; 岡 弘; 大塚 智史; 井上 利彦; 加藤 章一; 古川 智弘; 上羽 智之; 皆藤 威二; 鵜飼 重治*; et al.
Journal of Nuclear Materials, 487, p.229 - 237, 2017/04
被引用回数：45 パーセンタイル：96.98(Materials Science, Multidisciplinary)シビアアクシデント時におけるODS鋼被覆管とラッパ管材料の引張特性を調べることを目的に、室温から融点近傍の1400
Cまでの引張試験を実施した。900
1200Cまでの超高温での引張特性は他の炉心材料と比較し優れた特性を有していたが、それ以上の超高温温度域になると急激な特性低下が認められた。この強度低は、
/
変態を伴って、変形メカニズムが伸びの低下を伴う粒界すべりに変化することに起因すると考えられる。一方、12Cr-ODS鋼とFeCrAl-ODS鋼では、1200C以上でも急激な低下は生じず、高い強度を維持していた。本研究成果の一部は、文部科学省の原子力システム研究開発事業による委託業務として、北海道大学が実施した平成2528年度「事故時高温条件での燃料健全性確保のためのODSフェライト鋼燃料被覆管の研究開発」を含む。
上羽 智之; 矢野 康英; 大塚 智史; 永沼 正行; 丹野 敬嗣; 岡 弘; 加藤 章一; 皆藤 威二; 鵜飼 重治*; 木村 晃彦*; et al.
Proceedings of 2017 International Congress on Advances in Nuclear Power Plants (ICAPP 2017) (CD-ROM), 7 Pages, 2017/04
酸化物分散強化型(ODS)フェライト鋼は、高速炉燃料要素用に開発している長寿命被覆管候補材料である。実証炉規模の高速炉で冷却材喪失(LOF)型および過出力(TOP)型の事故を想定した場合のODSフェライト鋼被覆管の破損耐性を累積損傷和(CDF)によって評価し、受動的炉停止システムが動作するまでCDFが破損目安値の1.0を十分に下回るという結果を得た。
鵜飼 重治*; 大塚 智史; 皆藤 威二; 酒瀬川 英雄*; 近田 伸芳*; 林 重成*; 大貫 惣明*
Materials Science & Engineering A, 510-511, p.115 - 120, 2009/06
被引用回数：114 パーセンタイル：96.56(Nanoscience & Nanotechnology)ODSフェライト鋼は、973K近傍で優れた高温強度を示すことから、先進高速炉燃料要素の候補材料として注目されている。この9Cr-ODS鋼の優れたクリープ強度は、非平衡のフェライト相(残留
フェライト相)により生じることがわかっている。本研究において、ナノインデンターによる残留フェライト相の強度評価を実施し、その降伏応力は1360MPa(室温)と極めて高強度であることがわかった。また、分散強化理論から予測される結晶粒内変形のしきい応力以下でクリープ変形は生じること、このクリープ変形はおもに結晶粒界やパケット境界におけるすべり変形によるものであり、マルテンサイト相に含まれるパケット境界頻度の低下に伴いクリープ強度は向上することがわかった。以上より、9Cr-ODS鋼は、マルテンサイトマトリックスに強化相としての残留フェライト相を含むことで優れた高温強度を発現する材料であり、通常の耐熱鋼と異なり、繊維強化複合材料的な挙動を示すと言える。
鵜飼 重治*; 大貫 惣明*; 林 重成*; 皆藤 威二; 井上 賢紀; 木村 晃彦*; 藤澤 敏治*; 奥田 隆成*; 阿部 冨士雄*
Proceedings of 2009 International Congress on Advances in Nuclear Power Plants (ICAPP '09) (CD-ROM), p.9232_1 - 9232_7, 2009/05
重金属冷却高速増殖炉及び超臨界水冷却高速増殖炉用の燃料被覆管として、優れた高温強度と高耐食性の両方を兼ね備えた酸化物分散強化型フェライト鋼(スーパーODS鋼)の開発を進めている。本報では、開発中のスーパーODS鋼の被覆管加工について強化した結果について報告する。
沼田 博哉*; 林 重成*; 鵜飼 重治*; 大塚 智史; 皆藤 威二
no journal, ,
本研究では、12Cr-ODSフェライト鋼において、冷間圧延集合組織から再結晶集合組織が形成される機構を検討した。
近田 伸芳*; 林 重成*; 鵜飼 重治*; 大塚 智史; 皆藤 威二
no journal, ,
焼戻しマルテンサイト相と残留相の二相からなる9Cr-ODSフェライト鋼の高温強度は超微細粒を有する残留相により維持されていることがわかっている。本研究では、残留相における超微細粒の生成機構と強度との関係を明らかにすることを目的とする。
近田 伸芳*; 林 重成*; 鵜飼 重治*; 大塚 智史; 皆藤 威二
no journal, ,
焼戻しマルテンサイト相と残留相の二相からなる9Cr-ODSフェライト鋼の高温強度は超微細粒を有する残留相により維持されていることがわかっている。本研究では、残留相における超微細粒の生成機構と強度との関係を明らかにすることを目的とする。
相の生成機構山本 雅博*; 林 重成*; 鵜飼 重治*; 皆藤 威二; 大塚 智史
no journal, ,
9Cr-ODSフェライト鋼は残留相と呼ばれるフェライト相の出現により、クリープ破断強度が大幅に向上することがわかっている。本研究では、この残留相の生成機構を相変態の観点から評価した。
鵜飼 重治*; 近田 伸芳*; 林 重成*; 大貫 惣明*; 皆藤 威二; 大塚 智史
no journal, ,
JAEAにおいて高速増殖炉燃料被覆管用9Cr-ODSフェライト鋼被覆管の開発が進められている。本研究では、9Cr-ODSフェライト鋼において生じる複相組織形成による高温強度の改善機構について検討した。
近田 伸芳*; 林 重成*; 鵜飼 重治*; 大塚 智史; 皆藤 威二
no journal, ,
焼戻しマルテンサイト相と残留相の二相からなる9Cr-ODSフェライト鋼の高温強度は超微細粒を有する残留相により維持されていることがわかっている。本研究では、残留相における超微細粒と高温強度との関係を明らかにすることを目的とする。残留相はAC3点でオーステナイト相に変態せずフェライト相のまま残留した組織である。そこで残留相を模擬したフェライト単相の13Cr-ODSフェライト鋼(13Cr-0.02C-0.15Ni-2.0W-0.26Ti-0.35Y
O
)をメカニカルアロイング(MA)処理し、900Cで放電プラズマ焼結後、熱処理(950C1250C)により超微細粒の体積割合を変えた試料を作成した。これらの試料について、室温と高温(500C, 700C)での硬さ測定及びEBSP, TEM観察を行った。13Cr-ODSフェライト鋼の結晶粒はMAにより形成した約40nmのナノ結晶から昇温に伴いいわゆる超微細粒へと変化し、1050C以上ではその割合は著しく低下した。超微細粒が明瞭に認められた950C熱処理材に着目すると、室温硬さは増加したが、高温硬さは低下した。これは超微細粒での粒界滑りによると考えられる。
/逆変態挙動山本 雅博*; 林 重成*; 鵜飼 重治*; 大塚 智史; 皆藤 威二
no journal, ,
高速増殖炉燃料被覆管としての使用が期待されている9Cr-ODSフェライト鋼では、マルテンサイト相のほかに、残留相と呼ばれるフェライト相が出現し、高温強度が大幅に向上することがわかっている。本研究では、9Cr-ODSフェライト鋼における酸化物粒子分散と/逆変態挙動について検討した。残留相と呼ばれるフェライト相とマルテンサイト相を区別するために、フェライト単相の13Cr-ODSフェライト鋼(Fe-13Cr-0.02C-2.0W-0.2Ti-0.35YO)とマルテンサイト単相の9Cr-ODSマルテンサイト鋼(Fe-9Cr-0.20C-2.0W-0.20Ti-0.35YO)をそれぞれメカニカルアロイング処理とホットプレス(1150C
3h)により作製した。試料の特性評価として、TEM観察,SEM観察,ビッカース硬さ測定,熱膨張測定を行った。9Cr-ODSマルテンサイト鋼における昇温時の相から相への逆変態は、炭化物の分解に伴う炭素の母相への再固溶とともに進行する。また、13Cr-ODSフェライト鋼と9Cr-ODSマルテンサイト鋼との比較から、昇温時に析出する酸化物粒子の1150C3h保持中での成長をフェライト/オーステナイト母相との関係で考察した。
/逆変態挙動山本 雅博*; 林 重成*; 鵜飼 重治*; 大塚 智史; 皆藤 威二
no journal, ,
高速増殖炉燃料被覆管として開発されている9Cr-ODSフェライト鋼では、焼戻しマルテンサイト相のほかに残留相と呼ばれるフェライト相が出現し、高温強度が大幅に向上することがわかっている。本研究では、9Cr-ODSフェライト鋼における酸化物粒子分散と/逆変態挙動について検討した。残留相と呼ばれるフェライト相とマルテンサイト相を区別するために、フェライト単相の13Cr-ODSフェライト鋼(Fe-13Cr-0.02C-2.0W-0.2Ti-0.35YO)とマルテンサイト単相の9Cr-ODSマルテンサイト鋼(Fe-9Cr-0.20C-2.0W-0.20Ti-0.35YO)をそれぞれメカニカルアロイング処理とホットプレス(1150C3h)により作製した。試料の特性評価として、TEM観察,ビッカース硬さ測定,熱膨張測定を行った。9Cr-ODSマルテンサイト鋼における昇温時の相から相への逆変態は、炭化物の分解に伴う炭素の母相への再固溶とともに進行する。また、13Cr-ODSフェライト鋼と9Cr-ODSマルテンサイト鋼において、昇温時に析出する酸化物粒子の1150C3h保持後の比較から、その成長をフェライト/オーステナイト母相との関係で検討した。
沼田 博哉*; 林 重成*; 鵜飼 重治*; 大塚 智史; 皆藤 威二
no journal, ,
高速炉燃料被覆管として開発されている12Cr-ODSフェライト鋼は、多数回の冷間圧延と再結晶熱処理により製造され、最終的に粗大な結晶粒から成る再結晶組織で使用される。本研究では、12CrODSフェライト鋼板材を用いて、冷間圧延後に形成される再結晶集合組織の生成機構を検討した。
山本 雅博*; 林 重成*; 鵜飼 重治*; 皆藤 威二; 大塚 智史; 大崎 智*; 東 司*
no journal, ,
焼戻しマルテンサイト相と残留相(フェライト相)の2相からなる9Cr-ODSフェライト鋼の高温強度は、残留相の存在により維持されることがわかっている。本研究では、9Cr-ODSフェライト鋼の高温引張強度を残留相の存在割合と関連付けて検討した。Fe-9Cr-0.13C-2W-0.2Ti-0.35Y2O3(wt%)を基本組成とし、残留相の量比を調整するためにC濃度を0.02%及び0.2%とした3種類の合金粉末をメカニカルアロイングにより作製し、1150Cでホットプレスにより焼結させた。これを約1000Cで熱間圧延を行った後、焼ならし,焼戻し熱処理を行い、高温引張試験(700C)及びEBSD解析を行った。熱間圧延後と熱処理後の試料について、室温でのビッカース硬さ試験も行った。ビッカース硬さ試験の結果、熱間圧延により、3試料において超微細粒が形成しHV=約700まで室温硬さが増加した。これを熱処理し、700Cにおいて高温引張試験を行った。C濃度が0.13%の試料では、残留相と焼戻しマルテンサイト相の2相共存により強度が向上していることがわかる。これには結晶粒サイズも影響しており、この結果をEBSDによる結晶方位解析の結果も含めて検討した。
杉野 義都*; 林 重成*; 鵜飼 重治*; 皆藤 威二; 大塚 智史
no journal, ,
ODSフェライト鋼の高温変形は、粒界すべりと粒内の結晶回転による変形に支配される。そこで結晶粒の伸長方向に対して応力軸を変化させた高温引張試験とクリープ試験を行い、ODSフェライト鋼の高温変形機構を調べた。ODSフェライト鋼の高温変形は、粒界変形主体で起こっていることが明らかになった。また、クリープ試験においても粒界すべりによるセレーションが観察され、その部分のEBSD測定からシグマ3,シグマ7などの特定の対応粒界で粒界すべりが生じていることを確認した。
相と高温引張強度の相関宮田 亮太*; 林 重成*; 鵜飼 重治*; 皆藤 威二; 大塚 智史
no journal, ,
9Cr-ODSフェライト鋼は未変態フェライト相(残留相)と呼ばれる相の出現により、高温におけるクリープ破断強度が大幅に向上することがわかっている。本研究は、この残留相の割合と高温引張強度の相関性を評価することを目的とした。700Cにおける引張試験から、残留相の増加に伴い引張強度が変化し、高温引張強度に影響していることを確認した。得られた相関を軟質相と硬質相から成る二相鋼の複合則の観点から検討した。また、比較材として熱間圧延ままの試料でも同様の実験を行った。
Leng, B.*; 林 重成*; 鵜飼 重治*; 大塚 智史; 皆藤 威二
no journal, ,
Oxide dispersion strengthened (ODS) ferritic steel is a promising candidate for cladding material in advanced fast reactor. Texture induced by cold rolling and the following recrystallization annealing during the processing of this material will affect its mechanical properties. Thus the investigation reported here focused on the texture evolution of cold-rolled ODS ferritic steel after annealing at different temperatures. The recrystallization texture is sensitive to the as-cold rolling stress condition and the annealing temperature. Samples annealed at temperature higher than 1000 C show strong {111} 
112
texture, which means {111} crystal plane of the grains parallel to the rolling plane and 112 crystal direction parallel to the rolling direction. Whilst samples annealed at temperature lower than 1000 C exhibit strong {110} 112 texture, which has a 35 rotation from Goss orientation with {110} rotation axis.
"(NiNb)の析出挙動佐野 佳祐*; 大野 直子*; 鵜飼 重治*; 林 重成*; 三浦 誠司*; 山下 真一郎; 井上 利彦
no journal, ,
高速増殖炉の燃料被覆管には第一候補としてODSフェライト鋼が位置づけられているが、その代替として実績のあるオーステナイト鋼の延長線上で耐照射性を改善した高Ni鋼が開発されている。本研究は高Ni鋼を対象として、強化析出物である"を粒内に微細に析出させる最適な時効熱処理条件を明らかにするため時効試験を行い、ビッカース硬さ測定及びTEM観察を実施した。試験の結果、時効温度が高く、時効時間が長くなると"が粗大化し硬さが低下することが認められた。また、650C程度の熱処理が最も"析出物が粒内に微細に析出することがわかった。
岡 弘; 丹野 敬嗣; 井上 利彦; 大塚 智史; 矢野 康英; 皆藤 威二; 鵜飼 重治*; 木村 晃彦*; 鳥丸 忠彦*; 林 重成*
no journal, ,
事故耐性に優れる超高温用ODS鋼の開発に向けて、Cr濃度, Al濃度, Zr濃度, 酸素量をパラメータに、メカニカルアロイングと熱間押出により20鋼種の押出棒を製造した。10鋼種については薄肉被覆管とするため4回の冷間圧延試験を実施した。本研究は、文部科学省の原子力システム研究開発事業による委託業務として、北海道大学が実施した平成25-26年度「事故時高温条件での燃料健全性確保のためのODSフェライト鋼燃料被覆管の研究開発」の成果である。
矢野 康英; 井上 利彦; 大塚 智史; 古川 智弘; 加藤 章一; 皆藤 威二; 木村 晃彦*; 鳥丸 忠彦*; 林 重成*; 鵜飼 重治*
no journal, ,
事故時高温条件におけるODSフェライト鋼燃料被覆管の破損限界評価は、高速炉及び軽水炉の安全性を確保する上で極めて重要である。そのため、事故時を想定した超高温でのリング引張試験技術を確立し、原子力機構で作製した9Cr-ODS鋼被覆管の超高温における引張特性データを取得した。なお、本研究の一部は、文部科学省の原子力システム研究開発事業による委託業務として、北海道大学が実施した平成25-26年度「事故時高温条件での燃料健全性確保のためのODSフェライト鋼燃料被覆管の研究開発」の成果である。
