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下村 寛昭; 奥山 邦人; 近藤 康雄; 加治 芳行; 根小屋 真一; 国玉 武彦; 藤崎 勝夫; 川路 哲; 小林 敏明; 加藤 道雄
JAERI-M 87-058, 48 Pages, 1987/04
1986年3月~1987年2月に至る期間中、HENDELの運転を通して その技術的な主要事項とT
およびT
試験部を除く試験内容、障害等を含めて要約した。当期間においてTおよび新たに設置したT試験部を含めてM+Aル-プは比較的安定に運転された。T試験部に関連して、既設高温配管を解体、検査すると共にM+Aル-プとT試験部との間に新たに高温配管および中温配管を設置した。運転及び改造の外に官庁検査及び安全対策の為の調整、整備を実施した。当該期間内にはガス循環機及び電気系統に関する障害等も発生した。これらに対する対策及び試験を通してガス循環機及び圧力容器等に関する有用な技術情報が得られた。これらは高温ガス試験研究炉 或いは一般産業機械技術にとって有益なものとなろう。尚、本報の主用内容についてはHENDEL/KVK協定に基づいて62年3月の定期協議においてドイツ側に報告した。
菊地 賢司; 横堀 寿光*; 二川 正敏; 武藤 康; 横堀 武夫*
日本材料強度学会誌, 21(2), p.69 - 86, 1986/00
高温ガス炉に使用されるハステロイ-XRの1073Kにおける高温クリープ・疲労重畳特性を、応力上昇時間と応力保持時間を系統的に変化させて求めた。その結果次の結論を得た。1/Ti特性は、Trによらず高温疲労の場合にほぼ一定値を示したことより、き裂発生は負荷荷重の積分面積に律速される時間依存性機構に従う。さらにこのとき、高温クリープ・疲労条件における応力繰り返し時間はクリープ損傷に対する休止効果としての意味を持つ。1/Tp特性は、Tr≧6sの高温疲労では一定値を示し、時間依存型であったが、Tr=1sでは繰り返し数依存型になっており、かつ保持時間の増加に伴い、クループと疲労の相互作用があることを示した。ここに、Tr:応力上昇時間、Ti:き裂発生時間、Tp:き裂伝播時間である。
菊地 正彦; 渡辺 勝利; 近藤 達男
JAERI-M 82-052, 31 Pages, 1982/06
多目的高温ガス炉の構造用材料として注目されているハステロイ-Xについて高温ガス炉運転サイクルを近似した熱サイクル時効時の組織変化にともなう機械的性質の変化を調べた。熱サイクル時効条件は頂部保持温度700
C~1000Cとし、保持積算時効時間、最長1000時間、熱サイクル数最大125サイクルまで試験を行った。得られた一連の結果のうち、時効後の温室引張延性について注目すると、熱サイクル時効を与えた場合は、各温度波の最高値で恒温時効した場合に比較して組織変化が大きく、これにともなう延性変化も著しくなる傾向が認められた。すなわち、900Cまでの熱サイクル時効では恒温時効に比べて炭化物等の析出が促進され、これにともなって延性の低下が見られるのに対し、最高値を1000Cとした熱サイクル時効では恒温時材料をむしろ上まわる傾向を示した。
小川 豊; 新藤 雅美; 近藤 達男
JAERI-M 9949, 26 Pages, 1982/02
厳しい熱サイクル条件下で使用する材料として開発されたハステロイ-Sについて、VHTR He中の酸化とクリープ特性をしらべ、ハステロイ-XRのデータと比較した。酸化試験は、1000Cで1000hrまで、クリープは900Cで1700hrまでとした。得られた結果は、(1)SはXRより優れた耐酸化性能を示す。これはCrが比較的少なく、Mn/Cr比が大きいほど耐酸化性がよいという既得の知見に一致している。(2)Sには若干の局部浸食が認められ、これは含有されているAlの酸化に起因することがわかった。(3)SはXRよりも低いクリープ強度を有する。(4)Sの受入れ材に熱処理を施して結晶粒を大きくすれば破断寿命は増加する。(5)Sのクリープ曲線は、受入れ材では単調増加型、熱処理材では逆S字型となる。このため熱処理材ではクリープの歪が大きくなるすなわちクリープ強度が低くなる範囲がある。
田村 学*; 近藤 達男
JAERI-M 9948, 27 Pages, 1982/02
実機の組立または補修時に素材がグラインダまたはショット仕上などの表面冷間加工を受けることに注目して、ハステロイ-X合金の900
1000Cの不純ヘリウム中における腐食挙動に及ぼす表面冷間加工の影響を研究した。一般に冷間加工した材料の酸化はしばしば抑制される傾向を示すが、本研究の条件ではショット加工によって強い表面加工を与えると酸化および浸炭を著しく加速することを見出した。より加工の程度の少ないグラインダによる精密表面仕上の場合には加速現象は顕著ではなく、エメリ紙で研磨したものと同程度の酸化を示した。しかし、概して表面冷間仕上は9001000CのHTGR近似の不純ヘリウム中においては程度の差こそあれ 酸化,浸炭を促進する。1000Cにおいては加熱後の冷却中に表面冷間上仕した試料の被膜は剥離しやすくなる。表面冷間加工によって酸化挙動が影響を受ける要因としてクロムの表面への拡散が容易になるためであることはよく知られているが、本実験の場合、表面冷間加工によって導入される加工度のミクロ的な不均一性がかえって酸化,浸炭を促進したものと判断した。
新藤 雅美; 近藤 達男
JAERI-M 8835, 14 Pages, 1980/04
1000Cの高温ガス炉(VHTR)冷却材を近似したヘリウム中でSi含有量の異なる数種のハステロイ-XR合金(ハステロイ-Xを改良した合金)について恒温下、熱サイクル下の酸化挙動を調べた。本研究は耐酸化性と被膜の密着性の観点から最適Si含有量を決定することを目的としている。Siの添加は1%までSi含有量の増加にともなって酸化速度が遅くなる。一方被膜の密着性は0.2~0.4%のSi添加がもっともよかった。これらの二つの傾向は被膜と合金の界面に形成されるSiOの形態によって説明することができる。
渡辺 勝利; 小川 豊; 菊地 正彦; 近藤 達男
JAERI-M 8807, 16 Pages, 1980/04
通常のハステロイ-Xおよびボロンを低減化した同種材料について、照射による高温の機械的性質、特に延性の低下について試験温度、歪速度および熱中性子照射量依存性を調べた。ヘリウム生成に関しては、
B(n、
)
Li反応に加えて、比較的近年になって発見された
Ni(n、
)
Ni(n、)
Fe2段反応にも着目して脆化との関係を検討した。さらに、一連の結果から延性低下のなくなるしきい照射量および高照射領域における延性についても推定を行ってみた。得られた結果を要約すると次のようである。(1)照射により高温延性は著しく低下し、しかも試験温度の上昇とともにその傾向は強まった。(2)照射材の延性は歪速度の減少とともに低下した。(3)ヘリウム脆化は照射量が増加するにしたがって2Bの核変換によるHeの寄与から、Ni2段反応によるHeの寄与が支配的となる。(4)熱中性子照射量が10
n/cmに達すると破断延性は900Cにおいて約3.5%以下、1000Cにおいては約1.5%以下となることが予測された。
木内 清; 近藤 達男
JAERI-M 8788, 21 Pages, 1980/03
多目的高温ガス炉近似ヘリウム中の疲労、クリープで生じるクラックなどのクレビス部分では、クレビス入口で特定の反応ガスが消費されるため、クレビスの入口と先端で表面反応形態が変わると共に変形機構にも影響を与えることがこれまでの研究で分って来た。本報は、クレビス腐食の挙動をより明らかにするため、クレビス腐食の実験技術の確立と、クレビス腐食の基本的機構を検討した。多くの材料を調べた結果、クレビス試験用の治具材としてMoが最も適当であることが分った。Moは、加工性、耐熱性が良いと共に、不純ヘリウム中では「安定なCOの吸着皮膜を形成する」ために腐食が進行しない。この治具を用いたクレビス腐食試験では、クレビス内部の表面反応がCO、HOの欠乏する深さYより内部で、CO、CH
の組成となり、浸炭が生じる可能性があることを明らかにした。またYとクレビスギャプZおよび腐食時間tの間には、YZ
、Yt
の関係が成立し、この関係は、Knightによるガス拡散律速を仮定したモデル式ともよく一致する。
辻 宏和; 近藤 達男
JAERI-M 8787, 23 Pages, 1980/03
ハステロイ-Xを用いて大気中で高温疲労き裂進展試験を行った。応力比R(=
min/max)を0、0.5、0.7、1と変化させるとともに、試験温度を750C、900Cの2段階とすることによって、異なったクリープ効果の寄与を与えた。クリープ効果の寄与の差に応じて、破面形態はストライエイションを伴う疲労型となる場合、クリープ型となる場合および疲労型からクリープ型への遷移が起こる場合があった。それぞれの破面形態に応じて、き裂進展速度のデータは、da/dNを応用拡大係数幅
Kで整理できる場合、da/dNを繰返しJ積分Jで整理できる場合da/dtを修正J積分Jで整理できる場合があった。
新藤 雅美; 近藤 達男
JAERI-M 8770, 18 Pages, 1980/03
1000Cの高温ガス炉(VHTR)冷却材を近似したヘリウム中でMn含有皇の異なる種々のハステロイ-Xの酸化挙動を調べた。この種のヘリウム中の酸化は、合金構成元素とヘリウム中不純物の平衡関係からみて合金中の活性不純物元素の選択酸化によって特色づけられる。特にMnはヘリウムのような低酸化性雰囲気でもCrとスピネル酸化物を形成する限られた元素である。 本研究は、ハステロイ-Xの耐酸化性に及ぼすMnの効果を明らかにすることを目的とした。その結果、1.3%までMnの添加はハステロイ-Xの耐酸化性を改良することがわかった。Mn添加によって被膜の保護性が改良されるのはC
O
層の外側に形成されるM
COのスピネル酸化層に起因している。M含有量の増加にともなって形成されるMCOスピネル酸化物の最も多くなり、MCO/MCOの比が増加するにともなってハステロイ-Xの耐酸化性も増すことが明らかになった。
新藤 雅美; 鈴木 富男; 近藤 達男
JAERI-M 8210, 12 Pages, 1979/04
高温ガス炉冷却材近似のヘリウム中で耐熱合金の熱サイクル腐食試験を行った。熱サイクル条件は室温と1000Cを高温部保持時間300hrで行い、試験時間は最長5000hrとした。供試材のハステロイ-X基合金は腐食挙動に重要な役割を果す微量成分の含有量の異る三種を用い、主として腐食性の改善と腐食生成物のはく離で放出される放射化ポテンシャルの大きい元素の量との関係を追跡したが、あわせて酸化膜構成元素の時間的変化と腐食挙動との関連も考察した。防護膜の保護性を改善することと、局部侵食を抑制する二つの防食手段がCo,Niなどの元素の放出を低減に実質的に有効であるという先報までの結論を長時間試験においても再確認した。また、酸化抵抗の良否を形成される酸化膜の構成元素との間に密接な関係が認められ、なかでもMnとSiが大きい役割を果すことを明らかにした。
小川 豊; 近藤 達男; 石本 清; 大塚 保
JAERI-M 8154, 12 Pages, 1979/02
ホウ素含有量が2.3ppmの市販のハステロイ-Xについて、JMTRで高温照射(温度; 670880C、熱中性子照射量; 6.6
10
/cm、速中性子照射量; 1.110/cm)した後、900Cにおいて最長12,000hrまでの大気中クリープ試験を行った。応力が約2.2kg/mm(破断寿命で約100hr)を境として、クリープ挙動が異なることが明らかになった。これより高応力側では、照射によって延性と破断寿命は約1桁低下した。これより低応力の場合には、応力が低くなるほど照射材の延性と破断寿命は非照射材の値に近づく傾向が認められた。金相試験の結果、低応力のものでは試料片の平行部全面にわたって多数の粒界クラックの発生していることが判明した。この全面クラックによってクリープ試験中にみかけ上の延性が保たれていると結論された。ホウ素量を1ppmに下げたハステロイ-XRについて予備的な試験を行ない、ホウ素量の低下が照射後の延性低下を防ぐのに有効であることが実証された。
松永 朔郎; 田中 利幸; 馬場 治; 高橋 秀武; 中村 圀夫; 逆井 実*; 小畑 清和*; 亀ケ谷 勝彦*; 山田 邦貴*; 臼井 伸一*
日本原子力学会誌, 21(3), p.245 - 267, 1979/00
被引用回数：3高温ヘリウムインパイルガスループ(OGL-1)は材料試験炉に建設され、所期の性能が確認された。ループは多目的高温ガス実験炉開発のための試験装置で、1000Cのヘリウムガス流動条件下でその燃料およびグラファイトの照射試験が実施される。高温条件下での運転実績のあるシステム、機器、構造が少ないことから、ループの設計、製作にあたり多数の開発要素を含んでいた。そのためループは単なる照射施設というより、実験炉のパイロットプラントといってよい。7年間にわたる開発試験の結果、ループは1977年3月に建設を終了した。そして1000Cの連続運転に成功したものである。本報告では、OGL-1の概要、開発試験、安全設計、構造設計、性能試験について述べる。
菱沼 章道; 片野 吉男; 白石 健介
Journal of Nuclear Science and Technology, 15(4), p.288 - 295, 1978/04
被引用回数：6ハステロイ-Xを超高圧電子顕微鏡を使って、400~600Cの温度範囲でおよそ40dpaまで電子線照射して、そのスウェリング挙動を調べた。ハステロイ-Xのスウェリングはすべての温度で同じ照射量の316-ステンレス鋼に比べて小さく、それはボイドの大きさが小さいためである。その原因はボイドが生成するまでの照射時間(潜伏時間)が長いこと、および転位の上昇運動が遅いためである。潜伏時間はボイドの生成核の安定度に依存する。すなわちハステロイ-Xでは316-ステンレス鋼に観られるような溶質原子のボイド生成核の表面への偏析による安定化が起こらないための転位密度が充分大きくなるまでボイドの生長が起こらない。ボイドの安定度はまた空孔の過飽和度の小さい温度領域でボイドの数密度に強く影響をおよぼし、高温(600C)での非常に小さいスウェリングの原因となる。
新藤 雅美; 鈴木 富男; 近藤 達男
耐熱金属材料第123委員会研究報告, 19(3), p.331 - 338, 1978/00
高温ガス炉の冷却材のヘリウムを近似した低酸化性雰囲気中でハステロイ-Xの耐酸化性とMu含有量の関係を調べた結果、1.32%までのところMu含有量が多いほど耐酸化性が良くなることがわかった。Mu含有量の増加にともなって被膜の外層に形成されるMuCrOのスピネル酸化層の占める割合が増し、全体として膜厚は薄くてすむようになるが、そのスピネル酸化層がCrイオンの拡散の障壁として働くことを指摘した。
小川 豊; 渡辺 勝利; 石本 清; 大塚 保; 近藤 達男
耐熱金属材料第123委員会研究報告, 19(3), p.311 - 319, 1978/00
JMTRで高温照射したハステロイ-Xの照射後クリープ破断試験を実施した。照射の温度は670~880C、熱中性子照射量は6.610n/cmである。クリープは900C、大気中で行い、応力は1.5~5.0kg/mm、最長時間は12,000hrである。クリープ挙動は、応力2.2kg/mm近傍、破断時間100hr近辺を境にして2つに区分できる。これにより高応力、短時間側では照射による延性と破断寿命の低下が著しい。一方これにより低応力、長時間側では照射による延性および破断寿命の低下が少なく、一見照射脆化はないようにみえる。しかし全相試験の結果、これは試料の前面に発生した多数のクラックによってみかけ上の延性が保たれているためであると結論された。以前に試験した高温引張のデータを含めて破断延性におよぼす歪速度の影響を検討すると、歪速度が10
%/hrの附近で延性は極小を示すことが判明した。
木内 清; 近藤 達男
耐熱金属材料第123委員会研究報告, 19(3), p.321 - 330, 1978/00
ハステロイ-Xの高温クリープ特性に関し、超高真空、大気および多目的高温ガス炉近似ヘリウム環境の各環境下で800~1000C、500時間までの試験を行ない、クリープ変形に及ぼす環境の影響を調べた。試験はすべて4mm
の小径試験片を用いた。試験結果;超高真空中の結果は、基準材と同等以上のクリープ特性を示した。一方、ヘリウム、大気中の結果は、いずれも基準材に比しクリープが加速されるが、内容は異なる。大気では、クリープ曲線形態は基準材と相似型を示すが、クリープ速度が全体に加速される。定常クリープ速度は、基準材に比し、
=cの定常クリープ速度パラメーターのC項の増大とn項の現象として現れ、アレニウス依存性も低温側へシフトした傾向を示す。ヘリウムでは安定的変形過程を示す定常クリープが2段となって現れ、後期で著しい加速を示す。又、3次クリープ開始以後の過程が加速され、余寿命の低下と破断伸びの減少が顕著となる。
渡辺 勝利; 菊地 正彦; 近藤 達男
JAERI-M 7395, 33 Pages, 1977/11
引張応力作用下の時効により材料の延性変化を調べる方法を考案し、ハステロイーXその他の材料について試験を行った。時功条件は応力0~22kg/mm、温度500~1000Cの間でいくつかの段階を選び組合せた。所定の時効のあと試験素材から引張試験片を採取して常温引張性質を調べた。さらに応力時効によってひき起された金属組織の変化について光顕ならびに電顕観察によって調べ、延性変化との関係について考察した。ハステロイ-Xの時効による強度特性の変化は応力作用下では無応力の場合よりも促進され、しかも炭化物析出の量、形状、分布などの微細組織の変化と密接に関連していることを明らかにした。また合金間の比較検討にとり、不純物の管理を行って耐食性を高めたハステロイ-XRの場合が応力時効に対する抵抗性がハステロイーXに比して大きく、しかも場合により応力の作用で延性が改善されることもあることを認めた。
新藤 雅美; 近藤 達男
鉄と鋼, 62(12), p.1540 - 1549, 1976/12
1000Cのヘリウム冷却高温原子炉の炉内雰囲気を近似したヘリウム中で、ヘリウム中の耐食性支配因子を考える上で好都合な三つのNi基合金の腐食挙動を酸化の速度評価と組織観察をもとに比較した。低酸化ポテンシャル環境の特色である合金成分の選択酸化傾向のため、これらの合金の腐食挙動は局部腐食と内部酸化で特徴づけられる。Ni,Cr,Mo,Wの固溶体陰化型のハステロイ-Xがもっとも安定した耐食性を示した。Ti,Alを含むインコネル-617はそれらの元素による粒界侵食と内部酸化が大きかった。Crを含まずNi,Mo,Feで構成される。ハステロイ-Bは三つの合金中外見はもっとも酸化速度が低かったが、Si,Al,Mnなどの微量不純物による粒界侵食が著るしかった。
古平 恒夫; 鈴木 道明*; 宇賀 丈雄
JAERI-M 6213, 43 Pages, 1975/08
原研における多目的高温ガス実験炉開発の一環として「多目的高温ガス実験炉高温構造設計指針」が、ワーキング・グループ(HWG-4)を中心にまとめられた。この指針において、高温部と圧力部に構造を分離していることが特徴として挙げられ、これに伴って、使用材料も前者はハステロイ-X、後者は2 1/4CR-1Mo鋼が採用されている。本報告は、今回の設計指針の作成に際して、2 1/4CR-1Mo鋼(焼なまし材)およびハステロイ-Xの設計応力強さの妥当性の評価、あるいは、設計応力強さ決定のために、国内外の文献、カタログ、技術資料等を調査し、検討した結果をまとめたものである。なお、これらの材料の設計応力強さは、ASME Section IIIおよびCode Case 1592の決定基準に準拠して求めている。
