原子力の安全 原子力発電の安全を守る: 熱時効脆化とは
- 熱時効脆化とは何か原子力発電所のような重要な施設では、過酷な環境に耐えうる強靭な材料が求められます。その中でも、2相ステンレス鋼は高い強度と腐食への強さを併せ持つため、原子力発電所の一次冷却材系など、高温で高圧力という厳しい環境で使用されています。しかし、この2相ステンレス鋼であっても、長期間高温にさらされ続けると強度が低下し、脆くなってしまう現象が起こることが知られています。これが「熱時効脆化」です。
2相ステンレス鋼は、オーステナイト相とフェライト相という2つの組織から構成されています。このうちフェライト相は、300℃以上の高温環境下では、クロム（Cr）を多く含んだ相を析出し始めます。クロムは金属に輝きを与える元素として知られていますが、このクロムを多く含んだ相が析出することで、フェライト相は硬くもろくなってしまうのです。これが熱時効脆化のメカニズムです。
熱時効脆化は、原子力発電所の安全性に関わる重要な問題です。脆化が進むと、配管や機器の破損リスクが高まり、大事故につながる可能性も否定できません。そのため、熱時効脆化の発生メカニズムの解明や、脆化に対する対策技術の開発が進められています。