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[NRIMNews1969-07.pdf](https://mdr.nims.go.jp/filesets/706b7559-68a3-48b7-a9ab-6f24c7386e1b/download)

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佐々木 武

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[金材技研ニュース 1969 No.7](https://mdr.nims.go.jp/datasets/13e41782-7f29-441d-9f47-1dfe1a54e603)

## Fulltext

金材技研ニュース　1969　No.7七〇一．ゼEoo一一〇EωEo．垣o］一〇〇〇一〇〇＝あ○蜆oo一］o－Eo－ooO］’oo’0E0f000眈o〇一一〇〇一〇一眈○眈ωEo．但≧聖三…ω…Z－ooω］0f←’1…一0．1金属材料技術研究所原子力研究の進め方について　近年，原子力の平和利用は一段と進展し，新しいエネルギー源としての原子力発電はその経済性に曙光を見出し，ますます重要な地位を占めつつあり，さらに，最近においては，発電用，製鉄用および海水淡水化用等のいわゆる多目的原子炉の開発計画も世界各国で採りあげられつつあり，原子カエネルギーの実用化は急速に進行しつつある　当研究所は，昭和41年9月原子力委員会の策定した「原子力開発利用長期計画」の基本方針に基づいて，現在，ナショナルプロジェクトの対象とたつている各種原子炉の開発計画の一環としての各種金属材料の研究を進めているが，当面高速増殖炉および新型転換炉の構造材料たらびにこれらに関連する技術に重点を指向して，科学技術庁原子力局，日本原子力研究所および動力炉・核燃料開発事業団等関係諸機関と密接な連けいの下に，試験研究を実施している。すなわち，その指針を　①構造材料等の品質向上に関する試験研究　②構造用新材料の開発研究原　予　カ　研　究　前述のようた基本的考え方に基づいて本年度当所で実施している試験研究は，大別して，I．国立機関原子力平和利用試験研究，II．日本原子力研究所との共同研究および皿．動力炉・核燃料開発事業団からの受託研究で，これらを一括して表1に示すとともに各テーマの概要について紹介す　③材質の安全性に関する試験研究に置き研究を進めるとともに，一方また，RIの工業的利用の一環として，①金属材料の放射化分析法の開発実用化と，②鉄鋼プロセスエ学の解析手段としての各種RIの利用研究を総合的に進めつつある。これらの8試験研究課題に対して，本年度は国立機関原子力試験研究費36，379千円を充当している。　以上の試験研究のほか，外部機関との連けいの強化を図る面から，日本原子力研究所との共同研究として，高速増殖炉およびJ　P　D　Rに関する各種試験研究を6研究課題について実施するとともに，また，動力炉・核燃料開発事業団からの受託研究として，新型転換炉用Zr合金の耐食性試験’を近く実施することになつている。　以上のような各種試験研究に対して，総合的かつ効率的推進を図るため，所内に各研究部が総合的連けいを図るため，原子力開発研究委員会（委員長伊藤科学研究官）を設置し，研究の企画・立案ならびにその総合調整業務を行なつている。の　実　施　状　況る。　（1）　原子炉用金属材料の研究　原子炉の性能向上を図り，かつ安全性を確保する上で，原子炉用金属材料は自主技術開発の急がれる研究分野の一つである。原子炉用金属材料に1一I、癩立機幾原予力平禾1］利用研究炎至 原二幻コ関係試験研究一覧爽　　　　　工I．共同研究　　　分研究魑1／r繍i藷総1儲速土蜥鮒コ（2）原子炉涌継乎δ藩…　　　…L⊥　皿…㍗ジーク1学維；臓1”15・1㍗岬棚劉（1）讐餓脇テ耕榊翻・・…至覇魏転換炉11！源予炉了fヨLZr否蛋飛融諏牙　g，蒜　一　　　般1　の研究　　　　　　料研究都榊一叶！搬郷1粋ぺ・・　　　　　｛！鷹灘繍糾い・1・　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1，932　　　　　　び拡赦に関する研研　究　郷＿　　　．　＿究．　一　＿＿．＿一．＿．　＿　　　　　　　8テーマ　　　　136，379要講される性質は，‘キ惟予吸収断而穫，誘導放射能と放射能移行，放射線損傷等の原子核的性質，機械的性質，耐食性および高概強さ等であつて，このためには高度の冶金技術と金鰯材料の新しい如識に基づく試験研究が必要である。燃料被微管材料の開発，その溶接技術と葬破壊検査法の確立，ならびに各種の原子炉に1共通た陶槻高圧の冷却剤を包容する圧力容雛および圧力管籍の腐食防止技術と耐食性材料の開発がある。　発竃コストの低下と原子煩の経済性を図るため開発討繭が推進されている新型転換炉については，実験炉の健設に着手されようとしているが，その核燃料の燃焼効率を高めるには熱中性予の吸．収が少なく，かつ高瀞強さの優れた耐食性材料の開発が望まれているが，当所においてはその炉芯郁鱗造材料としてのZr－Nb系実用合金の改良を進め，Zr－2．5Nb一（0．2～0．3）Ru3元合金にすぐ」れた材料を見出し，その実周化のため，応力一熱安定性などに重点をおいて品質の改善を図りつつ．ある。　さらに次代の原予炉とされる高速増殖炉の開発実用化に備え，爽用的性質を十分具嫡する燃料被覆管用ステソレス鋼の開発を採りあげている。すなわち，高遼炉の燃料被覆管は常に500～700℃の3J　pDR狐．受託研究6　テ　　　マ高瀞下の熱応力や核分裂によつて生ずるガス1杣三の影襟に耐える高綴強さと冷却剤のナトリウムに二対する優れた耐食性が要講されている。このため機械約性質，耐食性および1馨蝸強さの而で優れたSU　S27，SU　S32系の慨巌素オーステナイトステソレス鋼について，その機械的性質と耐食性にきわめて有害とたる炭素の質最移行現象の影襟についての研究を繁施している。すなわち，種々の割禽で巌索の添加された前記のステソレス鏑の商概強さ，クリープ鹸さ，加工縫，加工倣化性に対する炭素濃度の影零妻睾についてこれまでに有用なデータを得ているが，さらに強力な鍋種の開発を図るためMn，Ti，Nbなどの6種の含金元素の添加効果についてとくに熱安定性の獅から惨炭クリープ特性の検討を進めている。　原子炉において要求される加工技術のうち，原子炉の構造溶接も従来の機総溶接よりはるかに精密た溶接が要求され，溶接郁分の耐食性や放嚇能と急激な温度変化またそれに伴なう応力変酬こ対する安定性の閲魑から溶接は非常に重要視されている。圧カ容雛用高張プコ鏑のサブマージアーク溶接の施工の際に生ずる溶接金属の高滞割れを防止一2一する溶接法には施工条件の結果を得た。高速炉を対象とした極厚ステソレス鋼は溶接施工中しぼしぼ高温割れを生ずることがあり，前記の結果をもとに白動アーク溶接におげる高温割れに及ぽす溶接金属や凝固組織の影響ならびに局部拘束応力の影響の高温割れ感受性の研究が進められている。　また，燃料被覆管には原子核的性質や熱効率の而からジルカロイ2やステソレス鋼の極薄肉管が使われているが，その溶接は一般に溶け落ちを発生しやすく，また裏あて板の使用できたい薄肉管の端栓継手には溶接技術に困難を伴なう。この端栓溶接については電子ビーム溶接法とろう付法によつて良好た結果を得，その継手性能試験が継続されている。さらに精密プラズマアーク溶接の適用についての研究が進められようとしている。　原子炉材料の冷却剤による腐食も重要な課題で，長時問放射能にさらされて起る金属材料白休や冷却斉11の変化による腐食，溶接椰の腐食，放射能移行等研究されるべき課題が多い。当所では水冷去1』炉用材料とガス冷却炉用材料の腐食とその防止の研究を行なつている。水冷去11炉用材料ではユ8～19％CrにNiをO～50％含むオーステナイト系ステソレス鋼の割れ感受性および前記の鋼種に代り得るCrを2～24％の範囲で含むフェライト系ステソレス鋼の耐食性の研究を進め，一方，またガス冷却用材料では耐酸化性を損なわず高渦独さの改善を図るFe－10％A1－5％Cr基合金の2％Zr等の数種の炭化物生成元素添加と600。～900℃の炭酸ガス1一…の耐酸化性と機械的性質の研究を行なつた。この研究はステソレス鋼中の微量不純物の種類や量，熱処理が組織の応力腐食感受性に与える影響，水質の腐食に与える影響を，原子炉の運転状況に近い瑛境を再現した動水腐食試験装置を用いて実施している。1司様に新型転換炉の実用化．に備えてジルコニウム系合金の実用条件下の腐食挙動についても研究を進めている。　燃料棒の破損，また容器，配管等に破損の事故が生じた場合の危険は，放射能汚染による災害につながるので，非破壊検査性の適切な使用も重要た研究課題である。当所は高速増殖炉の実験用核・燃料の製造が開始される昭和45年度を目標に，燃．料被覆管の非破壊検査方式の確立を図るため，電磁誘導検査装置を試作し，指示信号と欠陥との対応性の検討を進め，また超音波検査法の集束波による薄肉管の横波探傷の可能限について検討を進めている。今後は前者の検査法による検査条件の確立のため，検査の際に現われる雑音指示等の疑示信号の消去を重点に研究が進められている。　（2）　ラジオ・アイソトープの工業利用　ラジオ・アイソトープは鉱工業，医学，生物学および食品工業等利用分野が広く，当所では特定物質に放射性の標識を付して物質の挙動を追跡するトレーサ法および分析の対象とする元素を放射化して行なう放射化分析の研究を実施している。　金属はその中に介在する不純物によつては，それが微量であつても性質が著しい影響を受ける。すなわち，金属材料の品質に関連する非金属介在物の拡散，分布および形態を冶金学的に解明するためトレーサ（ヨ5S）による鉄鋼中のいおうの拡散挙動と偏析状態，硫化物の生成機構（写真1）について研究を進めている。　’　　鉄111・の肺Sのオートラジオグラフ（右側）と同　　　材料の光学顕微鏡写真（左側）　　　×ユ25　　　オートラジオグラブでいおうが粒界によく析　　　1＋1していることがわかる。　一方，また放射化分析については，従来，高融一点金属，活性金属，また高蒸気圧の金属中に含まれるガス成分の分析は非常に困難であつたが，分析の対象にたる元素を放射化し，その強さを測定して分析することが可能となつた。当所ではユ4MeV　l－l1性子発生装置を用いて金属材料，金属間化合物，酸化物等に含有される不純物，徴量成分，主成分を放射化L，生成した放射性核種を測定することにより非破壌的に成分の迅速分析する方法の確立につとめている・受　託　研　究　の　現　況　科学技術庁設置法（昭禾1］31年法偉第49場）第ヱ8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年訓令第36号）に基づき，当所は，金属材料その他これに類する材料の品質の改善に関して外榔からの委託による試験研究を実施しており，昭和36年度以降昭和壊3年度末までに合計36件の受託研究を実施し，民闘企業等に対する技術サービスを行なつてきており，最近2年閲における実績は表2のとおりであるoこれによると，研究の内容は応用研究的なものが多く，基礎研究または企業化試験は対象となつていない。このことは企業の研究の性格上当然であつて，研究成果の公開原員uからも委託をためらうこ二とに起困している。　一方，当所側から見た場禽，予算面，設備繭および研究担当者の時聞1狗余裕等からの制約もあつて，企業からの要謝こ十分答えられない楽情がある。さらにまた，受託研究は，通常の受託試験と異なつて，単なる試験的要素の強いものではなく，研究要素の十分あるものであつて，それを実施することによつて当所側も研究上のメリットを享受できることが前提条件とたつていること等が表2　鍛近における受託研究の葵綴4243研　究　魑　目1、高張カ鏑の成型性に関　する研究2．リソクチェーソの疲れ　強さに闘する研究3．錫スラグ恥の有価金属　の1酬1叉に関する研究4．金属片とその付属物の　碧菱イヒと｝灘食岳こ1薬！づ一る孤ξ　究5．鋳鉄申の黒鉛の締搬i構　勘こ関する研究鍍当研究都］二勢薯イヒ砂干究音f…材料強度研究部製鋏研究部腐食防食研究郷…製造冶金研究部≡製造冶金研究部二111業化研究部製造冶金研究都材料強度概究部製錬研究総予鎌額（千門）受託研究費　500受託微究費　500起因している。　以上，受託研究についての基本約運用方針ならびに一最近の実績を示したが，研究の実施にあたつては予算措置響の必要もあり，なるべく早1ヨに欄談をしてほしいことを加えて，紹介を終る。研究成果の発表　昭和4垂年7月王畑より王8目まで京都で開催された第12回国際溶接学会（I　I　W）1969年次大会において，当所の研究成果のうち，つぎの！1論文が発表された。◇Cold　Cracking　in　Mu舳ayer　We1ds　of　Low－alloyEigh－Strength　　Steels　and　its　E舟ecton　　Frac1＝ureStrength　at　Low　Temperature．○l1lコ村治方，稲垣道夫◇Some　Considerat…ons　about　the　Cruciform　Test○申村治プヲ，禰垣道夫◇Expemental　Studies　on　Frict1on　Welding　Pheno－mena　O蓮井摩，福鳥貞夫，衣川純一◇Fundamenta王Investigation　on　Solidfication　Stru－cture　in　Weld　Metals　O松1王順久，橘本逮哉，伽王i箆夫◇The　Present　Aspect　o圭the　Calibration　捌ocks，Flaw　Detectors，and　Problems　for　Weld1㎎Inspec’tion　in　Tapan．○木村勝葵，前橋陽一f胞◇Qua1ity　Evaluat1㎝o｛Stee1Welds　by　Ulセrasonics○木村勝美，煎橘陽一　他◇Cold　Cracki㎎in　Multilayer　Welds　of　Low－Al1oy脳gh－Strength　Stee1一○中村治方，稲垣遭夫◇A　Surrey　on　the　Weldability　of跳gh　ChromiumSteel　in　Japan．O稲垣遣夫　他◇夏n舳ence　of　Heat　Treatment　on　Creep　PuptureStre㎎th　of　Welded　Joints　of2〃Cr一王Mo　Steel○岡椴功◇F㎜damenta1Research㎝One－Side　Arc　Weld1㎎（Report2）○稲垣道夫，闘田醗◇A　Summary　of　the　Present　Status　of　One－SideSubmerged　Arc　Weldi㎎in　Japan一○稲垣遭夫　　　　（通巻第127号）編集兼発行人佐々木　武印　　刷奥村印刷株式会杜　　　　　　東京郡千代脳区醐概11－1－4発行所科学技術庁金属材料技術研究所　　　　　　　　　　東京都圓黒区中目黒2丁目3番12号　　　　　　　　　　　電誘目黒（719）2271（代爽）