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[NRIMNews1972-07.pdf](https://mdr.nims.go.jp/filesets/31ed3325-123f-47a5-965e-2edc2815e89d/download)

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林 弘

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[金材技研ニュース 1972 No.7](https://mdr.nims.go.jp/datasets/57a0f144-ba53-46e9-9360-73fff4105405)

## Fulltext

七〇一．ゼEoo一一〇⊂ω⊂○箏○コーooo－o0＝あ○蜆oo．］o－Eo－o呵o］一〇〇〕’0E0f000眈o〇一10－〇一眈○眈ωEo．ゼ≧里三…ω…Z－ooω］o〕f←金属材料技術研究所原子炉用バナジウム合金　次代の原子炉の期待を担って開発が進められている高速増殖炉は，その実用化が昭和60年代であろうと予想されているが，その実現を左右する重要な課題の一つは燃料被覆管材料の開発であるといわれている。　高速炉の燃料被覆管は直径が約6㎜，肉厚がわずかO．3㎜の極薄肉細管で，在来の熱中性子炉に比較して，炉の最高温度が650～70ぴCと高いこと，中性子照射量が1023中性子数／㎝2にも達すること，冷却材が液体ナトりウムであること，熱出力密度が高いことなどの点できわめてきぴしい条件下に曝される。このため，被覆管材料としては成形加工性，高温機械的性質，溶接性などの高温構造材料としての諾性質だけでなく，核特性，耐中性子照射損傷，耐ナトリウム腐食性などの点で総合的に優れたものでなければならない。　原子炉材料研究部ではこのような要求を満たす燃料被覆管用材料を開発する目的で，バナジウム合金の溶解，加工，機械的性質，溶接性，耐酸化　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　§性などについて研究を行なっている。バナジウムー80は高温で蒸気圧が高く酸素との親和力が強いので髄70溶解法の違いによってその性質は影響を受ける。　嶋60図は純バナジウムの電子ビーム溶解法とアーク溶解法とについて溶解歩留つと硬さを比較した一例である。図のように，電子ビーム溶解法では精製　　ち効果はあるが歩留りが低く，アーク溶解法では歩　　図留りは高いが汚染による硬化が著しい。このためアーク溶解一電子ビーム溶解の組合せが精製効果と歩留りの点でもっともよい。　バナジウム合金については固溶強化による高温強さの向上と液体ナトリウム中の耐食性の改善を目的として，Mo，Cr，Fe，A1，Nb，Ta，Zrなどを含む二元系および三元系合金の高温機械的性質を検討中である。二元系合金についてみれば700℃における降伏応力の増加が著しい添加成分はFe，Taで，次いでNb，Mo，Cr，幻の順であった。一方，加工性はNb，Ta，Al，Mo，Cr，Feの順に低下し，高温強さと加工性の点から丁弘Nbの添加がもっとも有効であることがわかった。　今後これらの結果をもとに，より性質の優れた多元系合金への発展を試み，さらに，材料の耐ナトリウム腐食性や中性子照射による影響など広範囲の設計データの蓄積を計って，上記の諸性質に優れた合金の開発を推進する計画である。軸轡㍉o牛山　　　　　　　　　　　　ち　バナジウム鋳塊の歩留り（a〕とビッカース硬さ（b〕におよぽす溶解時間の影響。A：アーク溶解，E：電子ビーム溶解，A－E：アーク溶解後電子ビーム溶解。一1一金属の加工硬化　加工硬化は金属材料に靱性という実用的に極めて有用な性質を与える一つの重要な要素である。金属物理研究部では，過去数年以上にわたり，金属材料の加工硬化の基礎的な面を正しく理解していくために，金属および含金単結晶の変形曲線の系統的な測定をおこなってきた。これと同時に，変形した単緒晶の申の転位配列や、変形申の転位の動きの電子顕微鏡による直接観察を含む多くの実験を穫み璽わてきた。これらの実験事実をもとにして、すでに単緒晶の力肩工硬化理論に関する二，三の提案をおこなってきた竈さらに，これらの基礎の上にたって，最近，引張つ試験という一つの単純な条件下における，純粋な単結晶の各種の変形曲線を統一的に理解することのできる一つの理論を完成した。　この理論では，直線的な転位は無隈小の分解せん断応力で動けるという、’理想的な場合について考えている。そして，加工硬化した結晶の強度は，結晶内で二つ以上のすぺり系の転位で形成される力学的に安定な転位配置をもつセル境界によって与えられている。さらに，セル境界の幾何学的な構造に関する実験事実，一次すべつ系は不連統的に働くという仮定，およびセル境界の申では正負の刃状転位は自己拡散によつて消滅するという仮定の上にたつて，一つの数学モデルとして組立てi2］o＾　畠峠　6鐘s｛抽　｛＼轡温度o℃　　lo200300400500600700宮oo900　　loool1ool0　　　　20　　　　ヨ0　　　　40　　　　50　　刊1　　ぴ　　（％）図1　荷璽一イ申び賄線られている。このモデルは，現実の引張り試験と同じ条件のもとで数値的に解くことができ，実験で得られる変形曲線と直接比較することができる。　これらの結果の一例として，計算で得られた荷璽一紳び曲線の温度による変化を図1に示した。高温になると小さなひずみ量で荷重が一定値に近づくのは，硬化とその固復が平衡することを示している借他の一例として、25％伸ばしたところで変形を止めたあとの応力緩和曲線を図2に示した。この理論ではふつうのクリープ曲線はもちろん，さらに荷重あるいは温度が変動するときのクリープ曲線も求めることができた。その結果，このモデルでは，現実の結晶の変形曲線のもついろいろな性質が非常にうまく表現されていることが確かめられた。　実験で得られる荷重一伸ぴ曲線とクり一プ曲線は一見全く違った性質を測定しているようにみえるが，実は，それは試験片に与えられる機械的な拘束条件が異っているだけで，原理的には一つのものを測定しているのであることを上述の薔十算結果ははっきりさせた血そしてこの考え方により，結晶の加工硬化，すなわち結晶塑性における一つの重要な問題が，1貝淀手段とは無関係な結晶自体の性質として統一的にとらえることができるようになった。今後はさらに，含金硬化，結晶粒界の1蝋三冊・’止H納　1・冊・　　強度に対する影響，｛…％醐び」手み｛5柵／n、…泓、筥。讐70皿的oヨoo一〇〇珊皿蜘o則o浬度o℃帥I　　，ぴ　　　10，　　帥’　　］ぴ　　　則I　　副1‘　　　　鞭｛lll1寺1刑1；冊〕　　図2　応力緩和晩線繰返し変形の際の加工硬化などについても，同様な考え方で変形曲線を作り上げていき，実用材料の間題にまで遭用できるようにする予定である。一2一高速中性手モニターのためのα線測定装置　近来可搬型の申性子発生装置が閥発され，工業的な工程管理の放射化分析の装置として用いられるようになった。　この装置の欠点としては申性子東の変動の大きいことがあげられるが，現在はその補償の方法として，電子圃賂を用いる方法，重陽子加速高電庄の自動制御を行なう方法，また標準試料を同時に照射する方法などが用いられている。申性子を測定するにはBF3カウンター，3眺カウンターのような申性子との核反応による方法、プラスチックシンチレーター中の商速申性予によるプロトンの反跳を刷閑する計数法がある。可搬型の中性子発生装置からの中性子の計数にはそのエネルギーが極めて高いので後者の方法ダ用いられてきたが，この方法は感度は良好であるが他の放射線，特にα線も同時に検出する欠点があリ，回賂的に弁男1jする方法が考えられている。　また高速中性子が発生するときには3則顯，n）欄e反応で中性子と1：1でα粒子が発生するので，このα粒子を測定することによって閲接的に中性子を測定することが可能である。このα粒子　「1一一一一■凹’’’■■一■…一’’’■■■■■一凹’凹’’■■■■’……’’一■r　l　α級検吐燃　　　　　　　　　　　　　　　　　；　l　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　l　l　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　－　1　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　－　1　　圭璃鵜辮　　　　　　　　　　　　　　　　　　1分1■皮捌蟻籍多璽液鵜分析籍を比例計数管を用いて真空系内でα粒子を測定1ている｛列があるが，この方法では特別なハウジ：グを要する欠点がある。小型のα線狽1淀用Si半主体検出器を使用するとこれらの点は克服できる。　またもう一つの間題としては，3鐵夕一ゲット6消耗の間題があり、夕一ゲットが古くなるとそ6チタン層に2Hが蓄積されて，その2Rと2H（個，3H）n反応で敵のいわゆるD，丁申性予よリも低しエネルギーのD，D中性子が同時に発生されるよ二になる。この申性子はi60（n，p）1石N反応のよう考核反応のしきい値の高い反応には寄与しないが，しきい値の低い反応には寄与することが考えら才る。前記のα検出器を用いるとこのような低工5ルギーの中性予もモニターできるのでこのよう考原因による糟度不良も改善できる。　金属化学第三研究室ではすでに高連申性子に二る金属材料等の放射化分析法の研究を行なってしるが，技術課試作係の協力を得てα粒子検出部老作製し，市販のNIM型の放射線測定器と組含せr高速中性子のモニターを行ない、分析精度の向」に努めている。　　　lo’1が；1＋数io1倣蝸酋か．跨〆な桐ター一ゲ・，トクトル●α線測定装磁および釧乍機構1測3跳ターゲ・バの璽陽子照射1時に放幽される荷電粒予スペクトル一3一受託研究の現況　当所は，科学技術庁設置法（昭和31年法偉第49号）第18条第1項第2号ならびに科学技術庁受託研究規程（昭和36年劃■1令繁36号）に基づき、36年度よつ民間企業等からの受託研究を開始し，46年度までに75件を数えるに至った。　最近3年閥における実績は表のとおつであり，研究を内容的にみると，材料部門王件，強さ部門6件，冶金技術部門18件，加〕二技術部門5件の計30件となっており，受託研究を開始した36年度より43年度までの8年間に実施した45件に比べ大幅に件数が増加している。一方予算面においても，42年度から44年度までは毎年500千円だったものが45年度には1，020千円，46年度には2，218千円と急激な伸ぴがみられた。　なお，受託研究は今後も増加が見込まれるので，これの遭正かつ効率的な実施を図るため，昭和46年6月1日に所内に受託研究委員会が設置された。表　最近3年間における受託研究の案繍年度444546研　　　究　　　魑　　　霞1．2，3．4．5．6，7，8，9．10．豆I．旦2，13．1．2．3．4．5．6－7，8．9．10．王、2．3．4．5．6，7．すみ肉溶接継季の疲労強凌秩父粉鉄鉱石を原料とする遼元ベレット製造ガス吸収塔パイプの砥製発生の原銀及び防止対策冷閲圧延板表懸模様厚鋼板の幽げ特性耐熱含金の高温特惟の解明突合せ溶接継季ボンド部はがれ型止端割れによる遅れ破壊商張力鋼の溶接俊半1腱方法新型転換炉用ジルコニゥム含金の腐食試激特微用途鍋の溶覇虫状態における窒繁の溶解度冷閥康延用ロールの麟耗特性化学用鋼管ねじ部の疲労強度溶接継手部の遅れ破壊割れ鋼塊の凝鰯過穫における窒索の挙動P．C鋼ヰ奉の獲労強度酸化鉱の湿式処理新型転換炉用ジルコニウム含金の腐食試験秩父鉄鉱石を原料とする遼元ベレット鍵造厚鍋板の曲げ特性メッキ膜の摩耗試験冷濁厘延燭ロールの摩耗ダグラスDC－8型機メインランテイングギアフォワー一ドポギービーム破断函調盗商延性Mo含金特殊鍋塊の凝圃鋼ニッヶル鉱の湿式処璽higトCuの商張力鋼の溶接憧に及ぽす影辮新型転換炉用ジルコニウム含金の腐食試験クロマイジング鋼の疲れ強さの挙動鰭遼炉馬蒸筑発生隷伝熱管のナトリウムー水反応による援耗溶鋼のガスカ日炭と予備脱硫担当研究音括材料強度鮒究音括鰹　鎌　研　究　部腐食防食硲究都〕二薬化研究部工薬化研究部…審　　芋奏　　棚干　多竃　音1…溶接研究榔溶接研究都腐食1笏食研究都製　鎌　研　究　都工薬化研究都材料強度研究繍溶接研究音峰鍍　鎌　研　究　都材」料強度研究都製鎌破究部腐食防食研究部製　錬　研　究　部ニコニ業化研究部材料強度鮒究普晒工薬化概究部材料強度破究部篭気磁筑材料研究部製　錬　研　究　部製鎌獅究部溶接研究部腐食防食砺究部材料強度研究都臓食防食破究部工薬化研究部隼度予銘額　（千円）500三，0202，218◆短　信◇⑧人事異動垂7牟三6日30日イ寸退職　管理部会言十課畏　岩問　松雄　　　（ヨ本猟子力船開発畿業団むつ事業所管理部長〕47申三7月1日イ寸電気磁気材料研究部長　瑠本　顯　（圃部金属閲化含物研究室長）電気磁気材料研究部長併任解除　所畏　河閏　熱美管理部金計課長　艶井　慮照　（臼本原子カ船開発事業団総務部総務課長）　　　　　　　通巻　剃63号編薬兼発行人　　林　　　　　　　　　　　　弘劔　　　扇11　株式会社ユニオンプリント　　　　　東京郷郷大田区申央8－30－2　　　　　　　　　東京（03）753－6969（代表）発行所科学技術庁金属材料技術研究所　　　　　　　　束京都目黒区申目黒2丁目3番12号　　　　　　　電喬舌　東京（03）7エト2271（代表）　　　　　　　郵便番号（亘53）一4一