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報告書

鉛冷却炉における炉心材料の腐食に関する調査・検討

皆藤 威二

JNC-TN9400 2000-039, 19 Pages, 2000/03

JNC-TN9400-2000-039.pdf:0.66MB

高速増殖炉(以下FBRという。)の実用化戦略調査研究の一環として、冷却材として鉛を用いた場合の炉心材料の腐食について調査を行い、次のような知見が得られた。1.鉛-リチウム環境下でのステンレス鋼の腐食はNiの溶出が主要因であるため、Ni量の多い高Ni鋼ではとくに腐食が大きく、つぎにオーステナイト鋼、そしてフェライト鋼と順に耐食性がよくなる。2.オーステナイト鋼の溶出速度Da(mg/mの2乗/h)、およびフェライト鋼の溶出速度Dfはそれぞれ「log10Da=10.7873-6459.3/T」「log10Df=7.6185-4848.4/T」として表される(T:温度(K))。これら各材料の溶出速度Dに基づき、「C=(D$$times$$t)/$$rho$$$$times$$10のマイナス3乗」として腐食量C($$mu$$m)を評価することができる(t:時間(hr)、$$rho$$:各材料の密度(g/cmの3乗))。3.上記評価式を用いてオーステナイト鋼およびフェライト鋼の腐食量を推定した結果、フェライト鋼に対しオーステナイト鋼の腐食は非常に大きく、400$$^{circ}C$$で約6倍、600$$^{circ}C$$以上になると20倍以上の腐食量となった。鉛-リチウム環境下での現実的な使用温度は、オーステナイト鋼で400$$^{circ}C$$(30000hrで約60$$mu$$mの腐食量)以下、フェライト鋼でも500$$^{circ}C$$(30000hrで約80$$mu$$mの腐食量)以下と考えられる。

報告書

炭酸ガス冷却炉におけるオーステナイト系炉心材料の腐食に関する調査・検討

水田 俊治; 上平 明弘; 鵜飼 重治

JNC-TN9400 2000-032, 38 Pages, 2000/03

JNC-TN9400-2000-032.pdf:1.2MB

実用化戦略調査研究において炭酸ガス冷却炉の炉心材料としてオーステナイト鋼を用いる場合には、炭酸ガスによる腐食を評価しておく必要がある。そのため、オーステナイト鋼の炭酸ガス腐食特性等に関する文献について調査し、炭酸ガス腐食に影響を与える因子について評価した上でデータの選定を行い、PE16、20Cr/25Ni/Nb、18Cr-8Ni及びJNC材について炭酸ガス腐食式を策定した。オーステナイト鋼の炭酸ガス腐食式は放物線則に従うとして文献データの上限式によって、表すことにした。炭酸ガス腐食データのないJNC材(PNC316,PNC1520,14Cr-25Ni)については、Fe-Cr-Ni系において重量減少の等しい領域にある18Cr-8Ni鋼をベースにして、炭酸ガス腐食に影響を与える因子の最も大きいと考えられるSi添加量の影響について評価し腐食式を策定した。また、JNC材の高Ni鋼については20Cr/25Ni/Nbにより策定された式(省略)を適用することにした。

口頭

照射下における高Ni鋼の微細組織安定性に関する研究

山下 真一郎; 山県 一郎; 皆藤 威二; 関尾 佳弘; 井岡 郁夫; 井上 利彦

no journal, , 

高Ni鋼は、良好な耐スエリング特性を有していることから燃料被覆管材料として開発されている一方、照射や高温熱時効に伴う延性の低下が課題である。照射実績を有するNimonic PE16では$$gamma$$'(Ni$$_{3}$$(Ti, Al))析出物の粗大化や粒界での再析出が延性低下の要因の一つとされている。これら課題を克服するため、原子力機構(JAEA)ではNimonic PE16で利用している$$gamma$$'析出型とは異なる炭窒化物析出型の高Ni鋼(15Cr-35Ni鋼)と、$$gamma$$'よりも安定と考えられる$$gamma$$"(Ni$$_{3}$$Nb)を加えた$$gamma$$'/$$gamma$$"析出型の高Ni鋼(15Cr-43Ni鋼)の2鋼種を新たに開発し、特性評価を進めている。本研究では、耐スエリング特性や照射下での微細組織安定性の評価を目的として、系統的な条件での照射試験が可能なJAEA高崎量子応用研究所イオン照射研究施設(TIARA)にてイオン照射を行った。平成24年度までに照射温度550, 600$$^{circ}$$C、照射量100dpa及び照射温度700$$^{circ}$$C、照射量250dpaの照射データを取得しており、平成25年度には照射温度依存性の確認等を目的として試験データの拡充を行った。その結果、比較材であるPNC316よりも耐スエリング特性に優れ、スエリングピーク温度はNi添加量に影響を受けず600$$^{circ}$$Cであることを確認した。

口頭

照射下における高Ni鋼の耐ボイドスエリング特性に関する研究

井上 利彦; 山下 真一郎; 山県 一郎; 皆藤 威二; 井岡 郁夫

no journal, , 

高Ni鋼は、良好な耐スエリング特性を有していることから燃料被覆管材料として開発されている一方、照射や高温熱時効に伴う延性の低下が課題であり、$$gamma$$'(Ni$$_{3}$$(Ti, Al))析出物の粗大化や粒界での再析出が延性低下の要因の一つとされている。これら課題を克服するため、原子力機構ではNimonic PE16で利用している$$gamma$$'析出型とは異なる炭窒化物析出型の高Ni鋼(15Cr-35Ni鋼)と、$$gamma$$'よりも安定と考えられる$$gamma$$"(Ni$$_{3}$$Nb)を加えた$$gamma$$'/$$gamma$$"析出型の高Ni鋼(15Cr-43Ni鋼)の2鋼種を開発し、特性評価を進めている。本研究では、耐スエリング特性や照射下での微細組織安定性の評価を目的として、系統的な条件での照射試験が可能な原子力機構高崎量子応用研究所イオン照射施設(TIARA)にてイオン照射を行った。平成25年度までに照射温度550$$sim$$650$$^{circ}$$C、照射量100dpa及び照射温度700$$^{circ}$$C、照射量250dpaの照射データを取得しており、平成26年度には、15Cr-35Ni鋼の加工熱処理条件を最適化して10%冷間加工を追加工した鋼種を評価対象に加え、冷間加工による高転位密度が照射欠陥のシンクサイトとして有効に働き、耐スエリング特性が改善することを確認した。

口頭

高線量照射下における高Ni鋼材料の微細組織安定性に関する研究

井上 利彦; 山県 一郎; 大塚 智史; 皆藤 威二; 山下 真一郎; 井岡 郁夫

no journal, , 

高Ni鋼は、良好な耐スエリング特性を有していることから燃料被覆官材料として開発されている一方、照射や高温熱時効に伴う延性の低下が$$gamma$$'(Ni$$_{3}$$(Ti,Al))析出物の粗大化や粒界での再析出が延性低下の要因の一つとされている。これら課題を克服するため、原子力機構ではNimonic PE16で利用している$$gamma$$'析出型とは異なる炭窒化物析出型の高Ni鋼(15Cr-35Ni鋼)と$$gamma$$'よりも安定と考えられる$$gamma$$"(Ni$$_{3}$$Nb)を加えた$$gamma$$'/$$gamma$$"析出型の高Ni鋼(15Cr-43Ni鋼)を開発し、特性評価を進めている。本研究では、15Cr-35Ni鋼に冷間加工を追加工した高Ni鋼(15Cr-35Ni-28鋼)を評価対象に加え、照射下での微細組織安定性の評価を目的として系統的な条件での照射試験が可能な量子科学技術研究開発機構高崎量子応用研究所イオン照射施設(TIARA)にてイオン照射を行ないTEM観察を行った。その結果、15Cr-35Ni-28鋼は照射量250dpaでもPNC316鋼と比較すると微細組織安定性に優れていることを確認した。

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