Wissenschaftliche Berichte - FZKA 5848

Abstract

In the frame of the European Fusion Technology Program a series of ferritic/martensitic developmental alloys, the composition of which had been optimized towards low long-term activation, was investigated and compared with conventional 9-12%CrMoVNb steels.

It could be shown that by these chemical modifications neither the physical metallurgy nor the transformation behavior was changed markedly. Tensile-, creep-rupture- and fatigue properties are somewhat reduced, whereas the fracture toughness and impact data are far superior to conventional materials. This is an important advantage, especially if the expected detrimental effect of neutron irradiation on the latter properties is taken into account. First results of low-fluence irradiations indicate that the new alloys are less prone to irradiation-induced DBTT shifts.

A positive experience can also be reported about the overall performance of an alloy (F82H-mod.) which had been produced as 5 ton batch with present steelmaking technology. Homogeneity tests have provided very reproducible properties and it could also be shown that by a proper selection of the ingot material a reasonably low concentration of unwanted elements like Nb, which control the long-term activation, can be achieved.

As an overall conclusion one can say that the development of ferritic/martensitic alloys with reduced long-term activation has made progress and it is expected that at the end of the present screening phase (1998) a "Primary Candidate Alloy" for this material group can be specified.

Bericht zum "Second Milestone Meeting" der Europäischen Laboratorien über die Entwicklung von Ferritisch/Martensitischen Stählen für die Fusionstechnologie

Zusammenfassung

Im Rahmen des Europäischen Fusionstechnologieprogramms wurde eine Reihe von ferritisch-martensitischen Entwicklungslegierungen, deren Zusammensetzung hinsichtlich niedriger Langzeitaktivierbarkeit unter Fusionsneutronenbestrahlung optimiert worden war, auf ihre Eigenschaften hin untersucht und mit konventionellen 9-12%CrMoVNb-Stählen verglichen.

Als wesentliche Ergebnisse können festgehalten werden, daß sich durch die chemischen Modifikationen Struktur und Gefüge, sowie das Umwandlungsverhalten nur geringfügig geändert haben. Hinsichtlich der mechanischen Eigenschaften wird eine leichte Verminderung von Kurzzeitfestigkeit, Zeitstandfestigkeit und Ermüdungsfestigkeit beobachtet. Hingegen ergibt sich eine deutliche Verbesserung in den Kerbschlag- und Bruchzähigkeitseigenschaften, die wegen dem zu erwartenden negativen Einfluß von Bestrahlung auf diese Eigenschaften besonders erwünscht ist.

Auch hinsichtlich der Herstellbarkeit und Qualität solcher Legierungen mit reduzierter Langzeitaktivität im industriellen Maßnahmen sind positive Erfahrungen gemacht worden bei der Untersuchung einer 5 Tonnen Charge. Homogenitätstests haben an dieser Legierung (F82H-mod) in den Gefüge- und mechanischen Eigenschaften reproduzierbare Ergebnisse geliefert und den Nachweis erbracht, daß nichtgewünschte Verunreinigungen wie z. B. Nb, die das radioaktive Abklingverhalten negativ beeinflussen, in befriedigend niedriger Konzentration mit der gegenwärtig verfügbaren Herstellungstechnologie eingestellt werden können.

Insgesamt ist die Entwicklung von niedrigaktivierbaren ferritisch-martensitischen Stählen auf einem guten Weg und es kann - wie geplant - am Ende der gegenwärtigen Screeningphase (1998) mit der Spezifikation einer "Primary Candidate Alloy " gerechnet werden.