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論文

Corrosion of 9-12Cr ferritic-martensitic steels in high-temperature CO$$_{2}$$

Rouillard, F.*; 古川 智弘

Corrosion Science, 105, p.120 - 132, 2016/04

 被引用回数:57 パーセンタイル:96.53(Materials Science, Multidisciplinary)

9-12Crフェライト・マルテンサイト系鋼を対象に、1-250barの圧力条件下の高温CO$$_{2}$$中にて最長8000時間の腐食研究を実施した。その結果、ブレークアウェイ酸化と呼称される腐食挙動は観察されなかった。9Cr鋼は、12Cr鋼に比較して高い酸化成長挙動および浸炭が生じていた。CO$$_{2}$$圧力が増加した場合においても高温酸化成長挙動はほとんど変化しなかったにも関わらず、浸炭速度は増加する傾向を示した。2種の12Cr鋼は異なった腐食形態を示し、その影響として、ガスの構成、鋼中微量元素または試験片最終表面処理の影響が考えられた。本研究では酸化と浸炭を考慮した腐食メカニズムを提案する。

報告書

高温工学試験研究炉HTTRを用いた1次ヘリウム冷却材中不純物の能動的制御技術の開発

濱本 真平; 根本 隆弘; 関田 健司; 齋藤 賢司

JAEA-Technology 2015-048, 62 Pages, 2016/03

JAEA-Technology-2015-048.pdf:2.58MB

高温ガス炉で使用される1次ヘリウムヘリウムに含まれる化学的不純物の組成に依存して起こる脱炭現象は、炭化物の析出によって強化された合金に著しい強度低下を起こす。そのため、高温工学試験研究炉(HTTR)の1次ヘリウム純化設備は、不純物の発生速度を予測して1次ヘリウム純化設備の容量を設定することで、浸炭性雰囲気が形成されるように設計されている。これまでに、HTTRの運転中の1次ヘリウム中の雰囲気は、浸炭性が形成されていることが確認されているが、実用高温ガス炉では長期間の運転するため、運転期間中に不純物の発生速度が変化することを考慮しなければならない。変化する不純物発生速度に対する一つの対策として、1次ヘリウム純化設備の能力を運転中に制御し、除去速度を制御する方法がある。脱炭性を浸炭性に改善するためには、H$$_{2}$$とCOの濃度を増加させることが有効であり、そのためにはHTTRの1次ヘリウム純化設備のうち、酸化銅反応筒(CuOT)の除去効率を下げることで可能となる。そこで、CuOTの効率を明らかにするため、HTTRの既設の1次ヘリウム純化設備にH$$_{2}$$とCOの混合ガスを注入し、CuOTの効率の温度依存性及び不純物濃度依存性を測定する実験を行った。実験の結果、CuOTの温度を50$$^{circ}$$Cから110$$^{circ}$$Cに調整すれば、H$$_{2}$$の除去量を低減できること、またCuOTの温度制御が原子炉の1次冷却系に影響しないことを明らかにした。これらの結果から、実用高温ガス炉で任意の不純物環境を形成する方法として、1次ヘリウム純化設備の除去効率を制御する技術を実機に適用できることを明らかにした。

報告書

Oxidation characteristics of oxide dispersion strengthened (ODS) alloy

鈴木 富男; 渡辺 勝利; 新藤 雅美

JAERI-Research 95-088, 16 Pages, 1996/01

JAERI-Research-95-088.pdf:1.07MB

酸化物分散強化型(ODS)合金の高性能高温ガス炉及び熱利用系の高温構造物用材料への適応性を検討するため、高温ガス炉近似ヘリウム雰囲気及び大気中でFe-Cr-Al-Y$$_{2}$$O$$_{3}$$系ODS合金の酸化試験をハステロイXR及びNi-Cr-W系耐熱合金とともに実施した。その結果、ODS合金はY$$_{2}$$O$$_{3}$$が分散したAl主体の酸化膜の形成により、高温ガス炉近似ヘリウム雰囲気及び大気中で優れた特性を示すことを明らかにした。さらに、ハステロイXRとNi-Cr-W系耐熱合金の酸化挙動についても比較検討した。

論文

Long-term creep properties of Hastelloy XR in simulated high-temperature gas-cooled reactor helium

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

Journal of Nuclear Science and Technology, 32(11), p.1108 - 1117, 1995/11

 被引用回数:3 パーセンタイル:37.69(Nuclear Science & Technology)

800、900及び1000$$^{circ}$$Cの高温ガス炉近似ヘリウム中でハステロイXRのクリープ試験を行った。約50000時間までの試験結果は、破断寿命、破断延性、定常クリープ速度のようなクリープ特性の著しい劣化を示さなかった。長時間試験により得られたクリープ破断強度は、HTTRの設計クリープ破断応力強さ(S$$_{R}$$)を十分上回っていた。定常クリープ速度の応力依存性をNorton式で表したとき、応力指数の値は4.5~5.7であった。破断寿命はLarson-Millerパラメータにより十分な精度で評価することができた。破断した試料の炭素分析は浸炭が破断部近傍に限定されていることを示した。表面クラックの先端は鈍化しており、その深さは100~200$$mu$$mであった。内部に形成したクラックは応力軸に垂直で引張応力のかかる粒界上で成長した析出物付近で発生していた。

論文

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1000$$^{circ}$$C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、M$$_{6}$$C型炭化物と考えられるMo-rich析出物とM$$_{23}$$C$$_{6}$$炭化物と考えられるCr-rich析出物が共存した。

論文

Effects of carburization and aging on the tensile properties of an experimental Ni-Cr-W superalloy

新藤 雅美; 中島 甫

Journal of Nuclear Materials, 144, p.20 - 28, 1987/00

 被引用回数:6 パーセンタイル:56.49(Materials Science, Multidisciplinary)

抄録なし

論文

Effect of decarburizing helium environments on creep behavior of Ni-base heat-resistant alloy; Effect of impurities in high temperature gas-cooled reactor helium on creep behavior-I

倉田 有司; 小川 豊; 中島 甫

Trans.Iron Steel Inst.Jpn., 27, P. 81, 1987/00

高温ガス炉1次冷却系には微量のH$$_{2}$$,CO,CO$$_{2}$$,CH$$_{4}$$,H$$_{2}$$O等が含まれ、それらの不純物が酸化、浸炭あるいは脱炭のような腐食現象を引起す。この研究では、高温ガス炉用耐熱合金であるハステロイXR,XR-IIに対して、ヘリウム中微量不純物の量を変えたHe-1,-2,-3,-4の雰囲気中でクリープ試験を行い、特にクリープ強度に著しい影響を及ぼす脱炭の効果について調べた。He-1は従来より用いてきた高温ガス炉1次冷却系を近似した材料試験用ヘリウム(原研B型ヘリウム)とし、He-2、-3、-4では不純物組成を変えることによってヘリウム雰囲気の炭素活量、酸素分圧を変え脱炭性雰囲気とした。クリープ破断時間は脱炭の起こったHe-3で著しく低下し、He-3では早期より急速な加速クリープが起こるクリープ曲線を呈した。

報告書

Carburization of UO$$_{2}$$ kernels in Cracked Particles and its Effect on Xenon Release

飛田 勉; 井川 勝市

JAERI-M 84-096, 16 Pages, 1984/05

JAERI-M-84-096.pdf:0.86MB

破覆に亀裂をもつ燃料粒子を試料として一連の炉外加熱実験を行い、燃料核の炭化の現象を追跡した。比較のため、裸の燃料核を黒鉛粉末中に埋込んだ試料も用いた。全社の試料では、1300$$^{circ}$$Cですでにかなり速い炭化が観察され、炭化速度は1週間で最高80%近くに達した。後者の試料では60時間でたかだか10$$sim$$20%であった。これは非晶質炭素(バッファー層)の方が黒鉛より化学的に活性であるためと考えられる。いずれにせよ、実験炉の漏常運転温度でも、破損粒子については核の炭化の現象を考慮に入れなければならないことがわかる。また、炭化した燃料核からのXe放出を放射化後過熱の方法で調べたころ、炭化によってXe放出が大幅に増加することも明らかになった。これは炭化に伴うBET面積の増加によると考えられる。

論文

Creep and rupture behaviour of a special grade Hastelloy X in simulated HTGR helium

倉田 有司; 小川 豊; 近藤 達男

Nuclear Technology, 66, p.250 - 259, 1984/00

 被引用回数:9 パーセンタイル:68.72(Nuclear Science & Technology)

高温ガス炉近似ヘリウム中でのクリープおよび破断試験を、800、900、1000$$^{circ}$$Cで、高温ガス炉用構造材の候補材料であるハステロイXRについて行った。ヘリウム純度化学に十分な注意を払った試験を行った結果製造履歴によるクリープ破断挙動の違いを見い出すことができた。クリープ破断試料の金相観察では、ハステロイXRはクリープ変形中もヘリウム環境中で優れた耐食性を持っていることを示した。また、定常クリープ段階では炭素の侵入も低く抑えられていた。品質管理した材料を用い、試験条件に十分注意を払って試験した結果では、ヘリウム中と大気中で、800~1000$$^{circ}$$Cで約1万時間までは、耐食性を改良したハステロイXRのクリープ破断挙動に、ほとんど有意差が生じないことが示された。ヘリウム中での長時間クリープ健全性を予測する上で、合金の表面酸化皮膜の保護的な機能を維持することの重要性が強調された。

論文

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$$varepsilon$$/dt=c$$sigma$$$$^{n}$$;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M$$_{6}$$C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。

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