高温下におけるキャビティ生成・成長の加速・抑制因子; 数値計算による成長シミュレーション

向井 将一; 上野 文義

JNC TN9400 2000-017, 10 Pages, 2000/03

JNC-TN9400-2000-017.pdf:0.58MB

キャビティの生成・成長挙動に関する研究は,クリープ試験により得られた破断後の試験片の破面観察,あるいは中断試験で得られた試料を観察することにより行われることが多いが,結晶粒界上に発生した1ミクロン程度のキャビティの成長挙動を連続観察により経時的に把握することは容易ではない.数値計算によるシミュレーションは観察が困難な材料内部の局所的な挙動を連続的に追跡できるため,キャビティの成長挙動を検討する上で有効な手段となることが考えられる.本研究では,結晶粒界上に発生したキャビティの成長挙動について拡散方程式を用いた数値シミュレーションを試み,表面拡散/粒界拡散,応力等の因子がキャビティの成長におよぼす影響について以下の知見を得た.(1) 粒界拡散が表面拡散に比べ十分大きい場合には,キャビティはき裂形状に遷移する.一方,表面拡散が粒界拡散に比べ十分大きい場合には,キャビティは初期形状を保ちながら成長する.(2)粒界拡散が表面拡散に比べ十分大きい場合には,粒界に作用する垂直応力に誘起された粒界拡散によりキャビティ先端部付近の成長速度が著しく加速される.(3)表面拡散が粒界拡散に比べ十分大きい場合には,キャビティ表面での化学ポテンシャルの分布はほぼ均一であるが,粒界拡散が表面拡散に比べ大きくなるにつれて,キャビティ先端部での化学ポテンシャルの勾配が大きくなる.

Kinetics of carbon transfer governing compatibility between uranium carbide and stainless steel bonded with sodium

西尾 軍治; 下川 純一

Journal of Nuclear Materials, 47(1), p.87 - 94, 1973/01

https://doi.org/10.1016/0022-3115(73)90190-6

この研究は、炭化物系燃料とステンレス綱の両立性を支配する炭素移行現象の機構を解明するため遂行した。Naが充填されたNiカプセル内にCでラベルしたUC燃料とステンレス綱を挿入、その系を750Cで加熱、適当な時間間隔で取り出した綱中の放射能を測定、綱内に浸炭したCの濃度分布を求めた。浸炭現象に起因した濃度分布式は、炭化物燃料から綱への炭素の移行が『燃料内UC中の炭素のNaによる溶解』による脱炭現象とステンレス綱の浸炭が『炭素原子の粒界拡散』によるものとしたモデルより求められた。実験から得られたCの分布値は、このモデルより計算した値と比較的良く一致し、この結果から燃料の脱炭速度が鋼の浸炭の度合を律していること、また鋼の浸炭は、粒界にそって生長してゆくことがあきらかとなった。