A Study on density, melting point, thermal expansion, creep, thermal diffusivity and thermal conductivity of the simulated rock-like oxide (ROX) fuels

柳澤 和章; 大道 敏彦*; 白数 訓子; 室村 忠純; 松田 哲志*

JAERI-Tech 99-032, 65 Pages, 1999/03

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便宜的にPuOをUOで代替した模擬岩石型燃料を製造し、炉外試験に供した。得られた主たる知見は以下のとおり。(1)模擬岩石燃料のガス置換密度(GID)は、4.9から5.4g/ccの範囲であり、その値はUOの47-52%であった。(2)模擬岩石燃料の融点(MP)は1,91139Cであり、UOの融点より30%低かった。(3)線膨張係数(LTE)は、温度1500Cまで模擬岩石燃料とUO燃料に差異はなかった。(4)模擬岩石燃料のクリープ速度はMgAlO成分に強く依存した。(5)硬度(Hv)はMgAlOの構成成分であるAlOに対して敏感で、その量の増加によって模擬岩石燃料はより硬くなった。温度300Cまでの範囲で模擬岩石燃料とUOの硬度を比較したが、前者は後者に比べ著しく大きかった。(6)熱拡散率に関して、模擬岩石燃料とUOとの間に大きな差異はない。同様に、模擬岩石燃料とGdOを10wt%まで添加したUO燃料との間の熱拡散率にも差異はなかった。模擬岩石燃料の熱伝導率とUOのそれとに差異はなかった。

Creep properties of 20% cold-worked Hastelloy XR

倉田 有司; 中島 甫

Journal of Nuclear Materials, 228, p.176 - 183, 1996/00

https://doi.org/10.1016/S0022-3115(95)00222-7

固溶化処理状態及び20%冷間加工状態のハステロイXRのクリープ特性を、800、900、1000Cで調べた。800Cでは定常クリープ速度及び破断延性は20%の冷間加工により減少し、破断寿命は増加する。900Cでもそれらは減少するが、破断寿命への有益な効果は消失する。20%の冷間加工は導入された高密度の転位により800及び900Cでクリープ変形抵抗を高める。1000Cでは、20%冷間加工材の破断寿命は、クリープ中に起こる著しい動的再結晶により、短くなり、また定常クリープ速度は大きくなる。このような冷間加工効果は、高温工学試験研究炉の高温構造物の設計及び運転において考慮すべきである。

高温ガス炉近似ヘリウム中におけるハステロイXRの長時間クリープ破断挙動

倉田 有司; 小川 豊*; 鈴木 富男; 新藤 雅美; 中島 甫; 近藤 達男*

耐熱金属材料第123委員会研究報告, 36(2), p.149 - 156, 1995/07

高温ガス炉近似ヘリウム中、800、900及び1000CでハステロイXRの長時間クリープ試験を行った。約50000時間までの試験結果は、長時間側においてもクリープ特性の著しい劣化を示さず、クリープ破断応力はHTTRの材料強度基準の設計破断応力の強さを十分上回っていた。破断寿命は、Larson-Millerパラメータを使って十分な精度で評価することができた。定常クリープ速度の応力指数は4.5~5.7であり、支配的なクリーププロセスは転位クリープであると判断される。ハステロイXRは高温ガス炉近似ヘリウム中で浸炭するが、長時間試験においてもクリープ破断特性の著しい劣化は認められなかった。長時間クリープ中に析出物は粗大化し、MC型炭化物と考えられるMo-rich析出物とMC炭化物と考えられるCr-rich析出物が共存した。

Temperature dependence of creep properties of cold-worked Hastelloy XR

倉田 有司; 中島 甫

Journal of Nuclear Science and Technology, 32(6), p.539 - 546, 1995/06

https://doi.org/10.3327/jnst.32.539

固溶化処理、10%あるいは20%冷間加工したハステロイXRのクリープ特性を800~1000C、約2500ksまでの時間で調べた。10%あるいは20%冷間加工すると、800及び850Cでは、定常クリープ速度及び破断延性は減少し、破断寿命は増加した。900Cでは、10%冷間加工材の破断寿命は固溶化処理材より長くなるが、HTTRの中間熱交換器の最高ヘリウム温度である950Cでは、両者の破断寿命はほぼ同じであった。破断寿命と定常クリープ速度に及ぼす10%冷間加工の有益な効果は、1000Cでは消失した。20%冷間加工材ではその効果は広範な動的再結晶のため950Cで消失した。この合金の破断延性は10%または20%の冷間加工により減少するが、1000Cではかなり回復する。HTTRの高温構造物の設計、寿命評価において、これらの冷間加工効果を考慮すべきであることが強調されている。

20%冷間加工したハステロイXRのクリープ特性

倉田 有司; 中島 甫

JAERI-M 94-022, 28 Pages, 1994/02

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20%冷間加工及び固溶化熱処理を行なったハステロイXRそれぞれについて、800、900及び1000Cでクリープ試験を行った。得られた結果は以下のとおりである。(1)20%冷間加工材のクリープ破断時間は、固溶化熱処理材に比べ、800Cでは長くなり、900Cではほぼ同程度、1000Cでは逆に短くなる。(2)破断延性は20%冷間加工材の方が低くなる。20%冷間加工材についてこの値は900Cで最も低くなる。(3)固溶化熱処理材及び20%冷間加工材ともに高温では非古典的なクリープ曲線が観察された。(4)800及び900Cでは20%冷間加工材の最小クリープ速度(Em)は固溶化熱処理材の1/20~1/50となるが、1000Cでは逆に20%冷間加工材のEmは固溶化熱処理材の2倍程度に上昇する。(5)20%の冷間加工は、800及び900Cではクリープ変形に対する大きな抵抗となるが、1000Cではクリープ強度の著しい劣化をもたらす。

高温クリープ・疲労重畳条件下におけるNi基合金切欠き材のき裂発生と成長挙動

菊地 賢司; 横堀 寿光*; 二川 正敏; 武藤 康

日本機械学会論文集,A, 52(477), p.1228 - 1231, 1986/00

高温クリープ・疲労相互作用による破壊モードを考慮すべき高温部材にVHTRの高温機器要素がある。そこで、高温配管や中間熱交換器に使用されるNi基耐熱合金を用いて、切欠きから発生・成長するき裂の挙動に及ぼす応力保持時間の効果を検討した。その結果、無次元き裂発生寿命は(保持時間)/(上昇時間)≧10で高温クリープの値と一致した。また、保持時間が50S以上の場合、き裂成長速度は切欠き開口変位速度と対応することなどが明らかとなった。

On the metallurgical and environmental factors affecting creep behaviour of Hastelloy-X

木内 清; 近藤 達男

Proc.of 2nd Japan-US HTGR Safety Technology Seminar,Material Properties andDesign Method Session, 12 Pages, 1978/00

ハステロイ-Xのクリープ変形に及ぼすかんきょうの影響について、大気、HTGR近似ヘリウム、超高真空の各環境におけるクリープ挙動を対比した。超高真空下のクリープは、環境の影響が少なく、試験片の寸法形状に独立であることが分かった。一方、大気、ヘリウムでは、細径の試験片になる程、顕著に環境の影響が現れた。大気では、基準データに比し、クリープ曲線が、全体的に短時間側へ移行した形となり、正常クリープ速度 d/dt=c;のパラメータcおよびnは、基準データに比しc増大、応力指数nの低下傾向を示す。ヘリウムでは、定常クリープ自体が2段の変化を示し、後期で加速を示すと共に、3次クリープの早期化、3次クリープ開始以後の余寿命の低下が見られる。ヘリウムでのこれらの変化は、特に酸化と共に滲炭も生ずるヘリウム環境のような低酸化ポテンシャル雰囲気の高温腐食に支配されており、滲炭による粗大MCの折出と、粒界等の界面付近の高温強度の低下と関係している。