高純度鉄基合金開発に関する研究; 高純度試料作製・極微量分析・特性試験, 先行基礎工学分野に関する報告書

安彦 兼次; 高木 清一*; 加藤 章一; 永江 勇二; 青砥 紀身; not registered

JNC TN9400 2000-059, 43 Pages, 2000/05

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本研究では、現状技術で製作可能な高純度鉄および高純度鉄基合金の材料諸特性を把握し、先進的高速炉の構造材料および機能性材料への適用見通しを得ることを目的とする。そこで、まず10kg程度の高純度鉄及び高純度鉄基合金を超高真空対応のコールドクルーシブル溶解炉を用いて溶製した。次に高速炉の特徴である高温ナトリウム環境と高純度鉄および高純度鉄基合金との共存性、常温および高温における引張特性について検討した。また、高純度鉄基合金の高速炉構造材料に特化された性質の一つである高温クリープ特性を調べるために550におけるクリープ試験を行い、その特性を評価した。さらに、高純度鉄の基本的材料特性である熱膨張係数や比熱、電気比抵抗などを測定し、機械的特性等含めて高速炉構造材料への見通しを評価した。特性試験および評価より以下の結果が得られた。(1)超高真空対応のコールドクルーシブル溶解炉を用いて10kg程度の高純度鉄および高純度50%Cr-Fe合金を溶製することができた。(2)常温および高温における変形挙動を理解するために高純度50%Cr‐Fe合金の引張試験を行った。その結果、高純度50%Cr-Fe合金は高温においても高強度でかつ延性を有していることがわかった。(3)高純度50%Cr-Fe合金の物理的特性(熱膨張係数や比熱等)を測定した。高純度50%Cr-Fe合金の熱膨張係数はSUS304よりも小さく、高速炉構造材料として有望であることがわかった。(4)ナトリウム腐食試験の結果、普通純度鉄は重量減少を示したが、高純度鉄は重量増加を示した。また、普通純度鉄は粒界近傍に著しい腐食が生じていたが、高純度鉄は粒界にも腐食は生じていなかった。(5)高純度50%Cr-Fe合金の550でのクリープ試験を実施した。その結果、短時間側で高純度50%Cr-Fe合金のクリープ破断強さは改良9Cr-1Mo鋼よりも高強度であるが、長時間側では同程度の強度であった。一方、クリープ破断伸びおよび絞りは改良9Cr-1Mo鋼より若干低下した。

原子炉用黒鉛および炭素材料の照射損傷; 高温照射ならびに熱処理による寸法と物理的性質の変化

松尾 秀人

炭素, 0(150), p.290 - 302, 1991/00

https://doi.org/10.7209/tanso.1991.290

本論文は、原子炉用黒鉛材料および炭素材料、主として石油コークス系微粒等方性黒鉛材料IG-110と炭素材料ASR-ORBを中心にして、それらの照射および熱処理効果についてまとめた総合論文である。JMTR、JRR-2、HFRなどで550~1335Cで最高6.810n/m(E29fJ)まで照射した後、寸法、熱膨張率、熱伝導度、電気比抵抗、ヤング率などの測定結果、ならびに照射前後に熱処理してこれらの特性変化を調べたこれまでの報告を総合的にまとめ、照射効果と結晶性との関係や照射欠陥のモデルと特性変化との関係について考察した。

Irradiation-induced property changes of thermally oxidized nuclear graphites

松尾 秀人; 藤井 貴美夫; 今井 久

Journal of Nuclear Materials, 152, p.283 - 288, 1988/00

https://doi.org/10.1016/0022-3115(88)90338-8

照射前に水蒸気酸化した2種類の原子炉用黒鉛材料の寸法、体積、密度、熱伝導度、熱膨張係数、電気比抵抗、及びヤング率などに及ぼす中性子照射の影響について研究した。照射前に酸化した試料及び酸化しない試料を800~1020Cで最高6.610n/m(E29fJ)まで照射し、諸性質の照射による変化を調べた結果、各性質の照射による変化率は照射前に酸化した場合と酸化しない場合では同じであることがわかった。

Effect of oxidation on physical properties of nuclear grade graphites

松尾 秀人; 藤井 貴美夫; 今井 久; 黒沢 武

Journal of Nuclear Materials, 136, p.229 - 237, 1985/00

https://doi.org/10.1016/0022-3115(85)90010-8

原子炉級黒鉛材料IG-11およびH451を723°Kの空気中ならびに1123°Kの水蒸気雰囲気で酸化し、熱伝導度,熱膨張係数,電気比抵抗,ヤング率等の変化を調べた。酸化により熱伝導度,熱膨張係数,ヤング率は減少し、電気比抵抗は増加したが、それらの変化傾向は酸化条件や材料の種類によって異なった結果が得られた。さらに、酸化による熱衝撃抵抗の変化についても調べ、それらの結果について考察した。

Effect of heat treatment on physical properties of carbon material for use as thermal barrier in the VHTR(very high temperature gas-cooled reactor)

松尾 秀人; 斎藤 保

High Temperatures-High Pressures, 16, p.695 - 705, 1984/00

VHTRの炉床部断熱材料として使用される炭素質材料の諸性質の中で熱伝導度や高温圧縮応力下における寸法安定性は最も重要な性質であり、電気比抵抗,ヤング率,結晶構造パラメーターとともにこれらの諸性質の熱処理による変化について研究した。試料を3273°Kまでの温度で1時間,或は1273°Kで最高約5000時間熱処理し、寸法,かさ密度,熱伝導度,電気比抵抗,ヤング率,結晶構造パラメーターに対する熱処理の影響を調べた。さらに1273Kで最高27.9MPaの圧縮応力下で600時間熱処理し、寸法やかさ密度の変化を測定した。これらの実験によりさらに性能の良い断熱材料へ改良するためのデータを取得した。また、熱伝導度,電気比抵抗,結晶構造パラメーター等の相互関係や、それらの熱処理による変化について調べ、考察した。

Dimensional change of carbon material under compressive stress at high temperatures

松尾 秀人; 斎藤 保; 佐々木 泰一

High Temperatures-High Pressures, 15, p.707 - 714, 1983/00

炭素質材料は高温ガス冷却炉(VHTR)の炉床部断熱材料の候補材料の1つであり、その圧縮応力下の寸法安定性は研究しなければならない重要な性質のうちの1つである。炭素質材料の圧縮応力下での寸法の経時変化を900C、1000C、1100Cおよび1200Cで0.3MPaの圧縮応力下で約600h、さらに1100Cおよび1200Cで予め熱処理した試料について1000Cで圧縮応力下で測定した。これらの寸法の経時変化に対して圧縮応力付加効果が認められ、これらの結果を高密度、Lc(002)、dおよび電気比抵抗の変化との関連を考察した。

多目的高温ガス実験炉の炉床部用炭素材料に関する研究,1; 熱伝導度と電気比抵抗の熱処理による変化

松尾 秀人; 斎藤 保; 福田 保昌; 佐々木 泰一; 長谷川 隆*

JAERI-M 8551, 15 Pages, 1979/11

JAERI-M-8551.pdf:0.69MB

多目的高温ガス実験炉の炉床部用炭素材料についてのデータを取得するため、国内で入手できる3社の大型炭素材料に対し熱伝導度および電気比抵抗を測定した。その結果、熱伝導度のさらに低い炭素材料を開発する必要があることがわかった。さらに、1000Cから3040Cまでの各温度で1時間熱処理した場合の熱伝導度と電気比抵抗の熱処理による変化を調べ、炭素材料製造における最終焼成温度選択に参考となるデータを得た。すなわち、熱伝導度は熱処理温度が1200Cまでは変化せず、それ以上の温度では温度とともに大きくなるが、電気比抵抗は1500C~2000Cで変化はみられなかった。また、熱処理によるローレンツ数の変化は、1500C以下、1500C~2500C、2500C以上の3つの領域に分けられ、これらの変化を黒鉛化のモデルに基づいて考察した。