高Cu圧力容器鋼高C 圧力容器鋼鋼の脆化に及ぼす照射速度度の影響材料科学研究所原子力材料料領域上席研究員土肥謙次 ■研究の目的軽水炉の高経年化により、原子炉圧力力容器鋼の中性子照射脆化は高精度な評価や予測が求められており本質的な評価や予測が求められており、本質的なな脆化メカニズムの理解が必要であるな脆化メカニズムの理解が必要である。本研究では、初期型プラント相当の高C Cu鋼材を対象にカリフォルニア大学サンタバーバラ校と共同して試験炉照射（図1）後、三次元アトムプローブ観察を行って高照射量領域でのミクロ組織変化に及及ぼす中性子照射速度の影響を調べた。 ■主な研究成果 1. 照射によって形成される溶質原子クララスターは、極めて高い照射速度で明瞭な影響が現れる（図2）。な影響が現れる（図2） 2. 溶質原子クラスターを形成するCu原子の割合は、照射量に伴って増加するが、高い照射速度ではむしろ減少するる（図3）。 3. 溶質原子クラスターの熱的安定性（3550℃、5時間焼鈍）を調べると、高い照射速度ほど熱的に不安定な溶質原子クラスターが形成される（図4）。 ■研究成果の使われ方本究び関連究成果を総合す本研究及び関連研究の成果を総合すするとすることにより、以下のような課題に貢献りうな課題貢献できるものと期待される。  高照射量領域での照射速度影響を考考慮した脆化予測式の改良  加速照射試験による高照射量領域（6 速照射試験高照射領域（60年超運転など）の脆化評価年超転）脆評価 Copyright © 2010 CRIEPI 4 商用炉クラスターの平平均直径 (nm) Neutron f fluence 中性子照照射量 19 2 E>1MeV) (x1019n/cm n/cm2,, E>1MeV）（x10 100 G1 10 G5 T16 T5 G3 1 T24 T14 T3 01 0.1 G5 T16 T14 3 照射速度 12 2 ( 10 n/cm (x10 / -s)) T24 T3 100 3 0.8 0.3 0.08 G3 2 0.01 0.1 1 10 0.1 100 1 概ね種類の中性子照射量に対して、幅概ね二種類の中性子照射量に対して、幅広い照射速度の影響を見ることができる。 0.50 0 45 0.45 T16 T5 0.40 0.35 0.30 T24 G1 T14 G5 0.25 T3 0.20 0.15 0.10 0.05 G3 2 2 19n/cm low t: 3.5~4.8x1018 n/cm 低照射量：0.35~0.48x10 19n/cm 2 18 中照射量：1.4~2x10 medium t: 3.5~4.8x10 n/cm2 19n/cm 2 18 n/cm 2 高照射量：13.3x10 high t: 3.5~4.8x10 図2 異なる照射速度におけるクラスターの平均直径の照射量依存性 13n/cm2-s以下では照射速度が1×10 射速度が照射量依存性は殆ど変化しないが、 1×1014n/cm2-sでは大きく異なる。 0 T16 -0.1 -0.2 T5 -0.3 G5 G3 -0.4 0.00 1E+10 0.01 100 2 中性子照射量 (10 n/cm ) 焼鈍にによる体積率の変化化［（焼鈍後後－焼鈍前）／焼鈍前前］図1 試験炉の照射速度と照射量の関係 10 19 2‐s, E>1MeV) Neutron flux (x101212n/cm n/cm2-s, 中性子照射速度（x10 E>1MeV） Fraction o of Cu atoms in clusters クラスター化している銅原子の割s合 G1 T5 1E+11 0.1 1E+12 1 1E+13 10 1E+14 100 0.1 1 10 12 2 12n/cm Nutron flux (n/cm ‐s) 2-s）中性子照射速度（x10 100 2 中性子照射速度 (x10 n/cm -s) 図3 全Cu原子中でクラスター化しているCu 原子の割合図4 焼鈍熱処理前・後のクラスター体積率の変化何れの照射量でも照射速度が大きくなるとクラスター化に使われたCu原子は少なくなっている。高い照射速度ほど熱的（350℃、5時間焼鈍）に不安定なクラスターが形成される。 ■お問い合わせ [email protected] or.jp ■関連報告書番号 Q09021 Copyright © 2010 CRIEPI