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論文

Tensile and impact properties of F82H steel applied to HIP-bond fusion blanket structures

古谷 一幸; 若井 栄一; 安堂 正巳; 沢井 友次; 岩渕 明*; 中村 和幸; 竹内 浩

Fusion Engineering and Design, 69(1-4), p.385 - 389, 2003/09

 被引用回数:17 パーセンタイル:22.51

原研では、発電実証プラントに水冷却型固体増殖ブランケットの装荷を予定しており、その構造材には低放射化材F82H鋼を提案している。前研究にて、ブランケット構造体モックアップをHIP接合法により製作し、その製作性に問題がないことを明らかにしたが、HIP接合部周辺に結晶粒の粗大化が見られた。これは接合強度を劣化させる懸念があるため、モックアップ健全性評価の一環として粗大化を伴うHIP接合部の引張り試験、及び硬さ測定を行った。引張り試験は室温から773Kまでの温度範囲で行った。HIP接合部の強度は、IEA標準材と比較して約50MPa増加し、延性は約4%低下した。粗大化領域及び非粗大化領域間での硬さは同等であったが、両領域の硬さは、標準材と比較して約5%増加した。このことから、引張り特性の変化は全体的な硬化によるものと思われる。一方で、結晶粒粗大化を伴わない母材部の引張り及び衝撃試験を行った結果、母材部の引張り特性は接合部と同様の傾向であったが、延性脆性遷移温度(DBTT)は標準材に比べ高温側に約40K移動していた。これはモックアップ製作行程中の熱処理が原因と思われる。これらの結果より、粗大化をともなうHIP接合部のDBTTの高温側への移動が推測される。

論文

Microstructure and hardness of HIP-bonded regions in F82H blanket structures

古谷 一幸; 若井 栄一; 安堂 正巳; 沢井 友次; 中村 和幸; 竹内 浩; 岩渕 明*

Journal of Nuclear Materials, 307-311(Part1), p.289 - 292, 2002/12

 被引用回数:5 パーセンタイル:61.4

核融合原型炉のブランケットの構造材料には低放射化フェライト鋼F82Hが用いられる予定であり、F82H鋼は固相拡散接合法の一つであるHIP法により一体化される。F82H鋼は核融合反応により発生する高中性子束に曝されるため、材料中の原子の弾き出しやHeやHガスが発生するなどの照射損傷による機械特性の劣化が予想される。本報告は、F82H鋼のHIP接合部の照射損傷をイオン注入装置を用いて調べた結果に関するものである。0.5nmの再結晶粒が形成されているHIP接合部に430$$^{circ}C$$で50dpaのFeイオン,2000appmのHeイオン、及び500appmのHイオンを同時注入した結果、接合部近傍では硬さが増加していたため延性が低下する可能性があり、同時に多数のキャビティーも形成されていたためスウェリングも生ずるものと思われる。これらの照射損傷は接合特性を劣化させる原因となり得る可能性があることから機械試験等による影響の定量化が今後の課題である。

口頭

Development of noble metals-compatible vitrification melter in Tokai Vitrification Facility

小林 秀和; 小高 亮; 巌渕 弘樹

no journal, , 

原子力機構の東海再処理施設のサイトにあるガラス固化施設(TVF)では、使用済燃料の再処理から生じた高放射性廃液を液体供給式ジュール加熱セラミック溶融炉(LFCM)でガラス固化している。高放射性廃液に含まれる白金族元素はガラスにほとんど溶解しない懸濁微粒子となり、非常に低い抵抗率と高い密度を有しているため、炉底部に堆積して電気的な短絡経路を形成するため通電による溶融炉の運転を阻害する。TVF1号炉、現在運転している2号炉は、四角錘形状の底部と底部抜出しを有しているが、底部の稜線部に溜まった白金族元素粒子が抜き出されにくく、定期的に除去しなければならないという課題がある。この課題を解決すべく、白金族元素粒子が抜き出されるように底部が円錐形状の3号炉を開発しており、2023年から2024年にかけて2号炉と交換されることになっている。炉底構造の変更の効果は、熱流体解析コードにより確認した。加えて、ドレインノズル上部のストレーナの構造の最適化を模擬流体と実寸大アクリル製モデルを用いた可視化試験によって行った。本会議においては、前述した3号溶融炉開発に関する活動について過去の溶融炉構造とともに紹介する。

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