Enhanced cryogenic mechanical properties of heterostructured CrCoNi multicomponent alloy; Insights from neutron diffraction

Naeem, M.*; Ma, Y.*; Knowles, A. J.*; Gong, W.; Harjo, S.; Wang, X.-L.*; Romero Resendiz, L.*; 他6名*

Materials Science & Engineering A, 916, p.147374_1 - 147374_8, 2024/11

https://doi.org/10.1016/j.msea.2024.147374

Heterostructured materials (HSMs) improve the strength-ductility trade-off of alloys, but their cryogenic performance under real-time deformation is unclear. We studied heterostructured CrCoNi medium-entropy alloy via neutron diffraction at 77 K and 293 K. A significant mechanical mismatch between fine and coarse grains led to an exceptional yield strength of 918 MPa at 293 K, increasing to 1244 MPa at 77 K with a uniform elongation of 34%. This strength-ductility synergy at 77 K is attributed to high dislocation pile-up density, increased planar faults, and martensitic transformation. Compared to homogeneous alloys, HSMs show promise for enhancing cryogenic mechanical performance in medium-/high-entropy alloys.

Characterizing the reactivation mechanisms of coseismic surface ruptures associated with the 2011 Mw 6.7 Fukushima-ken Hamadori earthquake in Japan through borehole hydromechanical testing

Guglielmi, Y.*; 青木 和弘; Cook, P.*; Soom, F.*; Cappa, F.*; 田中 遊雲

Tectonophysics, 819, p.229084_1 - 229084_22, 2021/11

https://doi.org/10.1016/j.tecto.2021.229084

2011年Mw6.7の福島県浜通り地震に伴う地表断層の再活性化メカニズムについて、ボーリング孔への注水試験を実施し、検討した。本研究では、断層のリアクティベーションのために、2つの断層区間を選択した。1つは地震時に地表変位が現れた塩ノ平サイト、もう1つは地震時に変位しなかった区間である水上北サイトである。断層の上下を密閉したボーリング孔に注水を行うことで、断層を固定している断層面の有効応力を段階的に減少させ、断層を破壊させる。この断層が破壊している間に、ボーリング孔の変位,流体圧,注入流量を連続的にモニターした。取得したデータを水理-力学連成モデルを用いて解析し、断層の再活性化モードを検討した。その結果、塩ノ平サイトでは、純粋なダイラタントスリップ応答を示したが、水上北サイトでは、断層の高い摩擦強度、粘着力に関連した複雑な応答を示した。また、塩ノ平サイトのすべりの解析から、塩ノ平断層の摩擦がすべり速度に基づくクーロン破壊として合理的にモデル化され、室内試験で求めた摩擦係数と整合的であった。本研究では、同一断層系の2つのセグメント間で、断層の物理的性質や破断メカニズムに大きな違いがあることを明らかにし、大規模地震時の地表破断の影響等の地震ハザードをより適切に評価するための展望を開くことができた。

EDC試験手法による反応度事故時の燃料被覆管破損に及ぼす水素化物偏在及び2軸応力状態の影響の評価

篠崎 崇; 三原 武; 宇田川 豊; 杉山 智之; 天谷 政樹

JAEA-Research 2014-025, 34 Pages, 2014/12

JAEA-Research-2014-025.pdf:6.05MB

EDC(Expansion-Due-to-Compression)試験は、燃料被覆管の機械特性試験の一手法であり、反応度事故(RIA)時におけるペレット-被覆管機械的相互作用(PCMI)に着目した試験手法である。本研究では、高燃焼度燃料被覆管に見られる"水素化物リム"を模擬するために外周部に水素化物を偏析させた未照射被覆管を使用し、高燃焼度燃料のRIA時に被覆管に負荷される機械的条件を模擬したEDC試験を実施した。試料の水素濃度および偏析した水素化物の厚みが増加すると、試験後試料の周方向残留ひずみが低下する傾向が見られた。また、RIA時に被覆管外面の水素化物に発生するき裂を模擬するため、外面に予き裂を有する被覆管(RAG管)を作製し、この試料を対象としたEDC試験を行った結果、試料の予き裂深さが増加するにつれて破損時の周方向全ひずみが低下する傾向が見られた。さらに、RAG管試料に軸方向引張荷重を負荷することで2軸応力状態とし、EDC試験を実施した。このような2軸応力状態では、単軸引張条件である通常のEDC試験と比較して破損時の周方向全ひずみが低下する傾向が見られた。

Development of a non-destructive testing technique using ultrasonic wave for evaluation of irradiation embrittlement in nuclear materials

石井 敏満; 大岡 紀一; 星屋 泰二; 小林 英男*; 齋藤 順市; 新見 素二; 辻 宏和

Journal of Nuclear Materials, 307-311(Part.1), p.240 - 244, 2002/12

https://doi.org/10.1016/S0022-3115(02)01035-8

軽水炉や核融合炉などの構造材料の照射脆化を超音波法で非破壊的に評価する試験技術の開発を進めている。本研究では、原子炉圧力容器用A533B-1鋼材,不純物Pの含有量を低く調整したA533B-1鋼材及びサブマージマーク溶接部から製作した衝撃試験片をJMTRにおいて523K又は563Kで中性子照射した後、遠隔操作による超音波測定を行い、試験片中を伝わる超音波の音速及び減衰率を求めた。その結果、照射材では、未照射材に比べて横波,縦波ともに音速が低下し、縦波の減衰率は上昇する傾向があることがわかった。音速の低下は、中性子照射による鋼材の剛性率及びヤング率の低下に起因することが推測される。また、シャルピー吸収エネルギーの41Jレベル遷移温度シフト量の照射に伴う増加に対して、超音波の音速は低下し、減衰率は上昇する特性があることを見いだした。

Mechanical properties of oxidation-resistant Sic/C compositionally graded graphite materials

中野 純一; 藤井 貴美夫; 山田 禮司

Journal of the American Ceramic Society, 80(11), p.2897 - 2902, 1997/00

https://doi.org/10.1111/j.1151-2916.1997.tb03209.x

CVD SiC被覆層、SiC/C傾斜層、及び黒鉛基材を有する開発SiC/C傾斜組成黒鉛材料の機械的性質を室温での曲げ、圧縮、及び硬さ試験により調べた。SiC/C傾斜層は作製することにより、曲げ及び圧縮強度に及ぼす影響は、小さいものであったけれども、その比表面積は、SiC/C傾斜層中のSi濃度の増加とともに増加した。CVD SiC被覆層を有する試料では、SiC/C傾斜層の有無と無関係に曲げ強度を黒鉛の約2倍の値に向上させた。良好な耐酸化特性を有する開発SiC/C傾斜組成黒鉛材料の機械的性質を表面状態、気孔率、及び硬さの項目で検討した。

Application of ultrasonic testing as acceptance test for the graphite component of HTTR

石原 正博; 伊与久 達夫; 塩沢 周策; 神戸 護*

Transactions of the 13th Int. Conf. on Structural Mechanics in Reactor Technology (SMiRT),Vol. I, 0, p.575 - 580, 1995/00

高温工学試験研究炉(HTTR)の黒鉛構造物は、黒鉛素材の段階で受入検査として超音波探傷試験(UT)を行うことになっている。多孔質材料の黒鉛材料は、金属材料と特性が異なるため、既に確立されている金属材料に対するUT方法を、直接黒鉛材料に適用できない。このため、黒鉛素材に対するUT方法を策定し、これに基づいてHTTRの受入検査を実施した。本研究により得られた結論は以下のとおりである。(1)原子炉級黒鉛素材に対するUT方法を策定した。(2)ノイズエコー高さと引張強度に相関が認められた。(3)本UT方法をHTTRの受入検査に用い、その有効性を実証した。

遮蔽一体・均一抵抗型真空容器の構造設計及び部分試作試験

清水 克祐*; 渋井 正直*; 小泉 興一; 金森 直和*; 西尾 敏; 佐々木 崇*; 多田 栄介

JAERI-M 92-135, 139 Pages, 1992/09

JAERI-M-92-135.pdf:3.74MB

均一抵抗型真空容器(薄肉二重壁構造)にコイル系に対する遮蔽機能を備えた遮蔽一体均一抵抗型真空容器の構造検討を行ない、真空容器一般部、現地接続部、炉内コイル取付部の構造を明らかにするとともに今後の課題を摘出した。真空容器一般部の実寸大部分モデルの試作並びに溶接継手部及び部分モデルによる機械試験を行ない、製作性(溶接施工法、手順)並びに溶接継手部の強度データ及び挙動に関する基礎データを取得することができた。

LCTコイル国内実験の機械的結果

小泉 興一; 吉田 清; 中嶋 秀夫; 飯田 文雄*; 島本 進

低温工学, 19(2), p.170 - 176, 1984/00

https://doi.org/10.2221/jcsj.19.170

核融合用超電導トロイダル・コイル開発を目的としたIEA国際協力作業-Large Coil Task(LCT)-用の日本のテスト・コイルの国内試験で得られた機械的結果について述べる。

PWR用余熱除去ポンプの耐震性

宇賀 丈雄; 白木 万博*; 本間 敏秋*; 松林 博*; 稲塚 久*; 中島 宣文*

三菱重工技報, 17(3), p.350 - 362, 1980/00

ポンプとしては比較的単純な回転体構造から成る単段両吸込型の余熱除去ポンプについて主に実験的な立場から耐震性の検討を行った。その結果、(1)ポンプの主要部分の固有振動数が地震の卓越振動数よりも十分大きい場合、地震に対してポンプの運転機能におよぼす影響はほとんどない。(2)PWR用余熱除去ポンプが実際に取付けられている場所を考慮して耐震裕度は動的設計加速度の約5倍あることが確認された。(3)ポンプの回転子-軸-軸受系の振動特性としてはポンプのwear ring部の流体減衰効果が大きいため、地震に対する励振効果を十分抑制できる。(4)wear ring部の流体間隙部を静止構造体とみなすより、回転による遠心力による加圧効果を考慮した方が回転子-軸-軸受系の動力学的特性を評価する精度が向上する。などが得られた。

High velocity tensile test of austenitic stainless steel at elevated temperatures

磯崎 敏邦; 大場 敏弘

Nucl.Eng.Des., 55(3), p.375 - 387, 1979/00

https://doi.org/10.1016/0029-5493(79)90116-X

SUS316鋼母材,継手材および溶接金属材引張試験片を用いて高温衝撃引張試験を実施した。3種の試験片について、室温,400Cおよび550Cの実験温度のもとで静的引張試験(ひずみ速度=10 1/sec)と衝撃引張試験(ひずみ速度=10~10 1/sec)を実施し、SUS316鋼の機械的性質に与えるひずみ速度と温度の影響について明らかにした。変形抵抗に及ぼす加工硬化係数とひずみ硬化指数の影響を明らかにした。