液体ヘリウム温度(4K)におけるシャルピ衝撃試験法

Abstract

The charpy impact test at 4 K is obligated for the structural materials of superconducting magnet, in order to ensure strength of the structural materials under low temperature. The Glass Dewar method and the flow method are the Charpy test method under low temperature environment. Measurement principle, measurement procedures, and advantages and shortcomings of these two methods were presented. Although the glass Dewar method requires calibration of absorbed energy, evaluation method of absorbed energy was established by comparing with absorbed energy in the Charpy test. In the flow method, it was found that the way of packaging the test sample with styrol foam influenced the test temperature. It was also found that a single packaging could maintain 4 K by selecting adequately the angle of liquid helium outlet. Based on this result, evaluation method of absorbed energy in the flow method was established. In JAERI (Japan Atomic Energy Research Institute), the flow method is adopted as the Charpy impact test at present because of low cost and easy performance.

超伝導磁石の構造材料には、低温での強度を確保するため、4Kにおけるシャルピー衝撃試験が義務づけられている。低温でのシャルピー試験法としては、ガラスデュワ法とフロー法がある。両者の測定原理、測定手順ならびに長所と短所を示した。ガラスデュワ法では、吸収エネルギーの較正が必要となるが、シャルピー試験による吸収エネルギーと比較することにより、ガラスデュワ法における吸収エネルギーの評価法を確立した。フロー法では、発砲スチロールによる試験片の包み方によって試験温度が影響されることが判明した。液体ヘリウムの吹き出し口の角度を適当に選ぶことにより、1重閉じでも4度Kが保てることがわかり、フロー法における吸収エネルギーの評価が確立された。現在、日本原子力研究所では、低コストで試験が容易なフロー法をシャルピー衝撃試験に採用している。