原子炉圧力容器鋼の中性子照射脆化の先進非破壊診断技術の開発

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本研究は、原子炉機器構造物の照射脆化の新しい非破壊診断技術の開発を目的としている。照射脆化模擬材および照射材の磁気・超音波・熱起電力特性を調べ、それらに着目した非破壊診断技術の可能性について検討した。ベルギーBR2材料試験炉で中性子照射した純鉄・Fe-Cuモデル合金・圧力容器鋼の磁性に関して、東北大学・大洗センターのホットラボで計測を実施し、照射による初期転位組織の応力場の減少が保磁力の減少を引き起こすメカニズムについてまとめ、学会・論文発表した。Fe-Crモデル合金に関しては、低濃度Cr組成に加えて高濃度Cr組成の合金を等温・等時焼鈍し、透過型電子顕微鏡観察によるミクロ組織評価を実施した。焼鈍によるσ相形成と磁気特性変化についてまとめ、論文発表した。本研究で新しく立ち上げた熱起電力計測システムを用いて、Fe-Cuモデル合金、Fe-Crモデル合金、実用ステンレス鋼の熱時効材、およびSUS304合金の疲労試験材について、ゼーベック係数を評価し、熱時効時間および疲労試験回数依存性を明らかにした。以上の結果をまとめると、磁気ヒステリシス特性が初期転位組織やFe-Cr二相分離に敏感であるのに対し、熱起電力特性が固溶原子濃度の変化を通してCu析出物形成に敏感であることが明らかとなった。磁気・超音波・熱起電力特性のそれぞれの特徴を活かした複合的な非破壊診断技術の有用性とその指針を示すことができた。