The primary mission of the international fusion material irradiation facility (IFMIF) is to generate a material database to be used for the design of various components, for the licensing and for the assessment of the safe operation of a demonstration fusion reactor. IFMIF is an accelerator-based high-energy neutron source whose irradiation volume is quite limited (0.5 litre for the high fluence volume). This requires the use of small specimens to measure the irradiation-induced changes in the physical and mechanical properties of materials. In this paper, we have developed finite element models to better analyse the results obtained with two different small specimen test techniques applied to the tempered martensitic steel F82H-mod. First, one model has been used to reconstruct the load-deflection curves of small ball punch tests (SPTs), which are usually used to extract standard tensile parameters. It has been shown that a reasonable assessment of the overall plastic flow can be done with SPTs. Second, we have investigated the stress field sensitivity at a crack tip to the constitutive behaviour, for a crack modelled in plane strain, small-scale yielding and fracture mode I conditions. Based upon a local criterion for cleavage, which appears to be the basis to account for the size and geometry effects on fracture toughness, we have shown that the details of the constitutive properties play a key role in modelling the irradiation-induced fracture toughness changes. Consequently, we suggest that much more attention has to be paid and efforts made to investigate the post-yield behaviour of the irradiated specimens and, in order to reach this goal, we recommend the use of not only tensile specimens but also of compression ones in the IFMIF irradiation matrices.
国際核融合材料照射施設（IFMIF）の主たる使命は、実証炉の各種構成要素の設計、許認可、および安全運転評価に用いる材料データベースを構築することである。IFMIFは加速器ベースの高エネルギー中性子源であり、その照射容積は極めて限られている（高フルエンス容積は0.5リットル）。このため、材料の物理的・機械的特性における照射誘起変化を測定するには、小型試験片の使用が必要となる。本論文では、焼戻しマルテンサイト鋼F82H-modに適用した2種類の異なる小型試験片試験技術から得られた結果をより良く解析するために、有限要素モデルを開発した。第一に、引張特性パラメータの抽出に通常用いられる小型ボールパンチ試験（SPT）の荷重-たわみ曲線を再現するモデルを構築した。SPTによって全体的な塑性流動の合理的な評価が可能であることが示された。第二に、平面ひずみ、小規模降伏、モードI破壊条件下でモデル化されたき裂先端における応力場の、構成則に対する感度を調査した。破壊靭性に対する寸法効果と幾何学的効果を説明する基礎となると思われる局所破壊基準に基づき、構成則の詳細が照射誘起破壊靭性変化のモデル化において重要な役割を果たすことを示した。結論として、照射材の降伏後挙動の調査にはより多くの注意と努力を払う必要があり、この目的を達成するために、IFMIF照射マトリクスには引張試験片だけでなく圧縮試験片も用いることを推奨する。