AbstractVanadium alloys have been identified as a leading candidate low-activation structural material for fusion first-wall blanket applications. Candidate vanadium alloys exhibit favorable safety and environmental characteristics, good fabricability, high temperature and heat load capability, good compatibility with liquid metals and resistance to irradiation damage. The focus of the vanadium alloy development program has been on the vanadium-chromium-titanium (0–15%Cr, 1–20%Ti) alloy system. Investigations include effects of minor alloy elements such as Si, Al and Y and substitution of iron for chromium in the ternary alloy. A V-4Cr-4Ti alloy is currently regarded as the reference alloy. Significant progress has been made in the development of vanadium alloys for fusion applications. Two production-scale heats (500 and 1200 kg) of the V-4Cr-4Ti alloys have been produced with controlled levels of impurities. The baseline properties of the 500 kg heat are similar to those of the previous laboratory-scale heats. Additional data have been obtained on baseline tensile and fracture properties. Results obtained on several heats with minor variations in composition indicate high uniform and total elongation of these alloys at temperature from RT to 700°C. Results obtained to date indicate that the V-Cr-Ti alloys are resistant to swelling and embrittlement after exposure to relatively high neutron fluences at temperatures of 400–600°C. The properties are not significantly different when modest amounts of helium are generated during neutron irradiation by the dynamic helium charging experiment method. However, recent results have indicated that these alloys are susceptible to irradiation embrittlement at lower temperatures. Additional irradiation experiments are in progress to investigate these effects at temperatures of 200–400°C. This paper presents an update on the experimental results on candidate low activation vanadium alloys.
バナジウム合金は、核融合炉の第一壁ブランケット用途向けの主要な低放射化構造材料として特定されている。候補となるバナジウム合金は、好ましい安全特性および環境特性、良好な加工性、高温および熱負荷への耐性、液体金属との良好な適合性、ならびに照射損傷に対する耐性を示す。バナジウム合金開発プログラムの焦点は、バナジウム-クロム-チタン（0〜15%Cr、1〜20%Ti）合金系に置かれている。調査には、Si、Al、Yなどの微量合金元素の影響、および三元合金におけるクロムの鉄による置換が含まれる。V-4Cr-4Ti合金は、現在参照合金とみなされている。核融合用途向けバナジウム合金の開発においては、顕著な進展が達成されている。V-4Cr-4Ti合金の2つの工業規模溶解材（500kgおよび1200kg）が、不純物レベルを制御して製造された。500kg溶解材の基本特性は、これまでの実験室規模の溶解材の特性と類似している。基本の引張特性および破壊特性に関する追加データが得られている。組成にわずかな変動を有する複数の溶解材で得られた結果は、室温から700°Cの温度範囲において、これらの合金が高い均一伸びおよび全伸びを示すことを示している。これまでに得られた結果は、V-Cr-Ti合金が、400〜600°Cの温度範囲における比較的高い中性子フルエンスへの曝露後においても、スエリングおよび脆化に対して耐性を有することを示している。動的ヘリウム充填実験法による中性子照射中に少量のヘリウムが生成された場合でも、特性は有意に変化しない。しかしながら、最近の結果は、これらの合金が低温での照射脆化に対して感受性を示すことを示唆している。200〜400°Cの温度範囲におけるこれらの影響を調査するため、追加の照射実験が進行中である。本論文は、候補となる低放射化バナジウム合金に関する実験結果の最新情報を提示するものである。