Forschungszentrum Karlsruhe - Wissenschaftliche Berichte - FZKA 7327
Assessment of Impact Test Experiments on Irradiated EUROFER97 and other RAFM Steels
E.
Gaganidze
Abstract
This
report summarizes assessment of Charpy impact experiments carried out by
different worldwide institutions on irradiated European RAFM steel EUROFER97
and other RAFM steels (F82H, OPTIFER). The assessment was carried out under the
contract of the European Fusion Development Agreement (EFDA), subtask
TW5-TTMS-001-D11. Irradiation resistance of EUROFER97 is not satisfactory at
low irradiation temperatures Tirr ≤ 330 °C, i.e. large,
non-saturating low temperature embrittlement is seen up to 32 dpa. Heat
treatment of EUROFER97 at higher austenization temperature (1040°C) leads to
the reduction of the embrittlement at low irradiation temperatures Tirr
≤ 330 °C. Irradiation performance of EUROFER97 is comparable to that of
international RAFM (F82H, OPTIFER) steels. A close corre¬lation between
irradiation induced embrittlement and hardening found at Tirr
≤ 350 °C for RAFM steels indicates displacement damage nature of low temperature
embrittlement. Irradiation performance of EUROFER97 and international reference
RAFM steels is satisfactory at Tirr ≥ 350 °C up to 16.3 dpa.
The
influence of boron-to-helium transformation on embrittlement cannot be resolved
for 16.3 dpa irradiated RAFM steels with boron contents between 4 and 62 wppm.
Boron doped steels (boron content between 82-1120 wppm) show progressive
embrittlement and reduction of toughness with increasing helium amount. He
induced embrittlement is of hardening nature for helium content of 84 appm.
Larger helium concentrations lead to non-hardening embrittlement mechanisms
beyond that of hardening embrittlement.
Bewertung
von Kerbschlagbiegeuntersuchungen an bestrahlten EUROFER97 und anderen RAFM
Stählen
Zusammenfassung
Der
vorliegende Bericht fasst die Bewertung von Kerbschlagbiegeuntersuchungen zusammen,
die weltweit an unterschiedlichen Institutionen am bestrahlten europäischen
niedrigaktivierbaren Stahl EUROFER97 sowie an weiteren bestrahlten
niedrigaktivierbaren Stählen (F82H, OPTIFER) durchgeführt wurden. Die Arbeit
wurde im Rahmen des europäischen Abkommens zur Entwicklung der Fusionsforschung
(EFDA), Subtask TW5-TTMS-001-D11, vorgenommen. Die Auswertung der
Kerbschlagbiegentersuchungen zeigt bei Bestrahlungstemperaturen unterhalb von Tirr
≤ 330 °C eine zunehmende Versprödung von EUROFER97 mit zunehmender
Bestrahlungsdosis (bis 32 dpa). Austenisierung von EUROFER97 bei einer höheren
Temperatur (1040 °C) im Vergleich zu Anlieferzustand führt zur Versprödungsabnahme
bei Bestrahlungstemperaturen unterhalb von Tirr ≤ 330 °C.
Internationale RAFM (F82H, OPTIFER) Stähle zeigen ein mit dem EUROFER97
vergleichbares Bestrahlungsverhalten. Die beobachtete deutliche Korrelation
zwischen der bestrahlungsinduzierten Versprödung und der Verfestigung niedrigaktivierbarer
Stähle bei Bestrahlungstemperaturen unterhalb von Tirr ≤ 350
°C deutet auf den Verlagerungsschädigungsmechanismus der Tieftemperaturversprödung.
EUROFER97 und weitere niedrigaktivierbare Stähle zeigen eine ausreichende
Resistenz gegen Neutronenbestrahlung bei Bestrahlungstemperaturen oberhalb von
Tirr ≥ 350 °C bis zu 16.3 dpa.
Ein Einfluss der
Bohr-Helium-Umwandlung auf Versprödung von niedrigaktivierbaren Stählen ist bei
16.3 dpa @300 °C Bestrahlung für den Bohr-Gehalt zwischen 4 und 62 wppm nicht
erkennbar. Bohrdotierte Proben (Bohrgehalt zwischen 82-1120 wppm) zeigen
dagegen zunehmende Versprödung und eine Abnahme der Zähigkeit bei Zunahme des
generierten Heliumgehalts. Bei einem Heliumgehalt von 84 appm ist die Helium
induzierte Versprödung auf Helium induzierte Verfestigung zurückzuführen.
Höhere Heliumkonzentrationen führen neben Helium induzierter Verfestigung zu
weiteren Versprödungsmechanismen.
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