AbstractIn this study, the surface damage of type 304 stainless steel, which is one of the candidates for the first-wall structural material in the fusion reactor, at plasma-disruption loading is simulated by high heat flux NBI. Influences of the surface damage on the fracture strength and the residual lifetime are studied. The results obtained are summarized as follows: (1) the present surface damage gives qualitatively a good simulation for plasma-disruption loading; (2) the fracture strength of the damaged material is improved by the existence of a melted layer, which has a higher hardness. There is no effect of microcracks in the melted layer on the fracture strength, and the plastic collapse criterion still stands; (3) the fatigue strength of the damaged material is reduced considerably due to the existence of microcracks in the melted layer; (4) numerical simulations of fatigue-crack growth are successfully attempted. It is shown that the residual lifetime can be predicted quantitatively by the present method.
本研究では、核融合炉における第一壁構造材料の候補の一つである304ステンレス鋼について、プラズマディスラプション負荷時の表面損傷を高熱流束NBIにより模擬した。表面損傷が破壊強度および残留寿命に及ぼす影響を検討した。得られた結果は以下の通りである：（1）本表面損傷はプラズマディスラプション負荷に対して定性的に良好な模擬を与える；（2）損傷材の破壊強度は、より高い硬さを有する溶融層の存在により向上する。溶融層内のマイクロクラックは破壊強度に影響を及ぼさず、塑性崩壊基準は依然として成立する；（3）損傷材の疲労強度は、溶融層内のマイクロクラックの存在により著しく低下する；（4）疲労き裂進展の数値シミュレーションを試行し、本手法により残留寿命を定量的に予測できることを示した。