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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：25 パーセンタイル：81.63(Nuclear Science & Technology)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。
若井 栄一; 菊地 賢司; 山本 春也; 有賀 武夫; 安堂 正巳; 谷川 博康; 田口 富嗣; 沢井 友次; 岡 桂一朗*; 大貫 惣明*
Journal of Nuclear Materials, 318, p.267 - 273, 2003/05
被引用回数：89 パーセンタイル：97.38(Materials Science, Multidisciplinary)核融合炉や核破砕材料のスエリング挙動に及ぼすガス原子の影響を調べるために、He/dpaとH/dpa比をパラメータにしてFeとHeとHまたはFeとHeイオンを同時に照射するシミュレーション実験を行った。照射は500
C
620Cで50dpaまで行い、試料はマルテンサイト鋼のF82Hを用いた。スエリングは530Cまで2重同時照射に比べて3重同時照射によって増加し、水素はキャビティの成長過程に大きな影響を及ぼした。核融合炉条件では500Cで最大3.2%になり、照射温度の上昇とともに減少した。また、50%冷間加工や90appmの炭素予注入法によってそれぞれ1.4%と0.5%に低下した。他方、核破砕条件ではキャビテイが高密度に形成し、スエリングは530C以下で核融合条件に比べて小さく、照射温度とともに減少したが、620Cでは高濃度に存在するHeのガス圧によって増加した。転位密度は温度上昇とともに減少したが、He/dpaとH/dpaには依存しなかった。これらのスエリング挙動はキャビティの成長速度に対するキャビティと転I位の数密度及びキャビティ内のガス圧を考慮した反応速度論によって定性的に説明できた。
沢井 友次; 若井 栄一; 冨田 健; 内藤 明; 實川 資朗
Journal of Nuclear Materials, 307-311(Part1), p.312 - 316, 2002/12
被引用回数：20 パーセンタイル：74.86(Materials Science, Multidisciplinary)TIG溶接したIEAヒートF82H鋼のスエリング挙動をTIARAによる多重イオン照射を用いて調べた。Fe照射による損傷のピークより浅い領域に、He, Hイオンをデグレーダを通して均一に注入し、FIBによって作成した電子顕微鏡試料を用いてこの部分の観察を行った。照射温度は450
で、照射量は50dpaである。TIG溶接の熱影響部には、明瞭な変態線が観察され、これより外側、すなわち溶接熱が焼き戻しに作用した部分でキャビティーの成長が著しかった。一方、母材の熱処理実験の結果、F82HのAc1温度は820程度と判明した。加工熱処理を施した母材に対する結果では、より高温で焼き戻しを行った材料でのキャビティー成長が著しい半面、冷間加工により転位密度を高めた材料では、キャビティーの成長が抑制されることが明らかになった。
沢井 友次; 若井 栄一; 實川 資朗; 菱沼 章道
Journal of Nuclear Materials, 307-311(Part1), p.389 - 392, 2002/12
被引用回数：4 パーセンタイル：28.08(Materials Science, Multidisciplinary)Ti-35Al-10V合金をJRR-3Mで3.5
10
n/cm
まで400と600で中性子照射した。本金属間化合物は、粉末冶金から恒温鍛造を経て作製されたものであり、従来の2元系Ti-Al合金には含まれない規則
相を含み、延性に優れたものである。引張試験の結果、非照射材は400で約3~15%の破断伸びを示したが、400照射材あるいは600照射材はほとんど塑性変形を示さずに破断した。一方、非照射材は600では60%以上もの破断伸びを示したが、400照射材あるいは600照射材の破断前の塑性変形は極めてわずかであった。これらの引張試験結果、特に低温(400)で照射した材料を600で試験した場合でも延性の低下が著しいことから、準安定な規則相の照射による分解が考えられる。しかしながら電子顕微鏡を用いた電子線回折では、規則相の分解による脆化相、例えば
相の形成は認められなかった。
若井 栄一; 橋本 直幸*; Robertson, J. P.*; 沢井 友次; 菱沼 章道
Journal of Nuclear Materials, 307-311(Part.1), p.352 - 356, 2002/12
被引用回数：11 パーセンタイル：56.53(Materials Science, Multidisciplinary)ORNLのHFIR炉等で中性子のエネルギースペクトルを調整した照射をオーステナイト-ステンレス鋼に行い、スエリング挙動に対する冷間加工と添加元素の効果を調べた。弾き出し損傷に対するヘリウムの生成速度を約15appmHe/dpaに調整して、400Cで17.3dpaまで照射した。試料は20%冷間加工したJPCA,316R、及び炭素濃度を0.02%に低減し、ニオブやチタンを添加した材料(C及びK材)である。照射によってこれらの材料中にはキャビティ,転位ループ及び炭化物が形成した。冷間加工したJPCAと316R材のスエリングはそれぞれ0.003%,0.004%となり、溶体化処理材に比べてやや小さくなった。また、CとK材ではそれぞれ0.02%,0.01%となり、冷間加工によってスエリングが著しく抑制された。以上のように、炭素とニオブたチタンの同時添加に冷間加工を加えることで400Cでのスエリングは抑制された。
若井 栄一; 沢井 友次; 古谷 一幸; 内藤 明; 有賀 武夫; 菊地 賢司; 山下 真一郎*; 大貫 惣明*; 山本 春也; 楢本 洋; et al.
Journal of Nuclear Materials, 307-311(Part.1), p.278 - 282, 2002/12
被引用回数：66 パーセンタイル：95.42(Materials Science, Multidisciplinary)F82H鋼は核融合炉構造材や核破砕ターゲット容器材の候補材料である。この鋼は耐スエリング性の高い材料として知られているが、最近、He生成を伴う中性子照射の重損傷領域においてスエリングが無視できないことがわかった。本研究ではF82H鋼のスエリング挙動に対する核変換生成物などの効果を詳細に調べるとともに、スエリング抑制方法を検討した。400から500CまでFe,He,HイオンまたはFe,Heイオンを50dpaまで同時に照射した後、TEM観察による照射欠陥の解析によってスエリングを評価した。核融合炉を模擬したトリプル照射ではF82H鋼のスエリングが照射温度の増加とともに3.2%から0.1%に低下した。一方、水素を注入しない2重照射ではスエリングが0.08%以下となった。他方、核破砕ターゲット容器材料の模擬トリプル照射ではその量が温度とともに増加する傾向にあったが、500Cで最大1%程度であった。また、後者の照射条件で8at%までの水素を注入した後、
Nの核共鳴反応法によって水素濃度を測定したが、注入領域に残存する水素濃度は測定限界以下になっていた。これらの結果から高温でのトリプル照射によるスエリングの著しい促進作用が400C近傍に存在することがわかった。又、照射前の焼き戻し温度と時間や冷間加工法などによってスエリングをある程度抑制できた。
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：8 パーセンタイル：46.39(Materials Science, Multidisciplinary)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。
安堂 正巳; 谷川 博康; 實川 資朗; 沢井 友次; 加藤 雄大*; 香山 晃*; 中村 和幸; 竹内 浩
Journal of Nuclear Materials, 307-311(Part1), p.260 - 265, 2002/12
被引用回数：41 パーセンタイル：89.92(Materials Science, Multidisciplinary)核融合炉構造材料の第一候補材である低放射化フェライト鋼の開発において、高エネルギー中性子によって生じる照射損傷が材料特性へ及ぼす影響を明らかにすることは最も重要な課題の一つである。しかし現時点では、材料強度特性変化に対するヘリウムの効果については十分に明らかとなっていない。そこで、照射条件を高精度に模擬できる多重イオンビーム照射法,照射面部分の硬さ変化を精密に測定可能な超微小硬さ試験及び押込み変形部の微細組織観察法を組み合わせ、低放射化フェライト鋼に導入した損傷領域の強度特性変化についての評価を行った。まず弾出し損傷を加えた試片について微小硬さ試験を行った結果、特定の照射温度条件において明瞭な硬化が見られた。この硬化つまり変形抵抗増加の原因は、主として微細な欠陥の生成によるものであり、さらに同時照射下でのヘリウムの存在がその変形抵抗に及ぼす影響について報告を行う。
菱沼 章道; 田淵 正幸; 沢井 友次
Intermetallics, 7(8), p.875 - 879, 1999/00
被引用回数：11 パーセンタイル：60.50(Chemistry, Physical)一般に金属間化合物は、高比強度、高比剛性、高耐食性などの優れた特性を有するものの、室温延性、靭性に乏しいため、すなわち脆いことが障害となってこれまで実用材料には至っていない。本研究では、まったく新しい取り組みとして、従来のL10と呼ばれる規則格子のTiAlをベースにバナジウムを添加することによって、さらに対称性の高いB2結晶構造を有する相を発生させることにより、その最大の欠点である室温延性を飛躍的に向上させ、しかも強度特性も従来材料に比べて著しい高い値を有する合金の製造に成功した。その値は、従来のTiAl金属合金化合物に比べて数倍の室温延性と約2倍の強度を併せ持つ優れた特性を示している。
若井 栄一; 菱沼 章道; 沢井 友次; 加藤 康*; 磯崎 誠一*; 高木 清一*; 安彦 兼次*
Physica Status Solidi (A), 160(2), p.441 - 448, 1997/00
被引用回数：15 パーセンタイル：66.71(Materials Science, Multidisciplinary)鉄-クロム系合金を使用する際の注意点の一つとして
'相の析出と関連した457C脆性がある。この'相の析出は、また中性子照射によっても大きく影響を受ける。本研究では純度の異なる鉄-クロム系合金(9Crから30Crまで)を中性子照射し、引張特性の変化を調べ、また照射によるミクロ組織変化の観察と併せて解析を行っている。一般に照射によって合金の強度は増加し、延性は低下した。照射によるこの強度の増加は、不純物濃度、クロム濃度が高い試料ほど著しかった。763Kでは、引張試験中に急峻な応力の低下が見られた試料もあり、これは高純度で高クロム濃度の試料で著しく、また'様の析出物はこれらの試料でよく観察された。電子顕微鏡観察では、この析出物が照射によって形成された転位ループ近傍に優先的に発生していることが認められた。
