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報告書

高温ナトリウムによるセラミックスの腐食特性 - 焼結助剤成分の耐Na腐食特性 -

舘 義昭; 平川 康; 加納 茂機; 吉田 英一

PNC TN9410 98-054, 57 Pages, 1998/01

PNC-TN9410-98-054.pdf:20.35MB

高温ナトリウム(以下、Naと記す)を冷却材に使用している高速炉プラントの高性能化(高温化、高耐食性化)を図ることを目的に、その機器・構造物の一部にこれまでの金属材料に代わる新型セラミックスの適用をフロンティア研究の一つとして進めている。セラミックスのNaによる腐食形態は、主に粒界腐食であることが古くから知られており、特に非酸化物系セラミックスでは焼結助剤成分によって耐食性に大きな影響を受けることがこれまでの研究から明らかになっている。今回、セラミックスの粒界部を構成するMgO,Y2O3,AlN等の代表的な焼結助剤成分のNa中腐食試験を実施し、その腐食挙動を重量変化、組織観察、元素分布変化等の分析により評価した。その結果、以下に示すことが明らかになり、耐Na腐食性セラミックス創製について有益な知見が得られた。(1)MgOの耐Na腐食性は不純物Siの影響が大きく、Si含有量の多いものは著しい腐食を受け、少ないものは良好な耐腐食を示した。(2)Y2O3およびAlNはいずれもSiの含有量が少なく、Naに対して良好な耐食性を示した。(3)MgO,Y2O3およびAlNは、SiO2の存在下では、Naとの化学的相互作用により腐食を受けるこが考えられる。そのため、MgO,Y2O3およびAlNを含むセラミックスの耐食性向上のためには、これらの純度管理とともに母材成分の純度管理を原料粉末の時点から行う必要があり、SiO2の混入を極力防ぐことが重要である。

論文

Volume measurement of MgO at high pressures and high temperatures

内海 渉; Weidner, D.*; Liebermann, R.*

Geophysical Monograph 101 (Properties of Earth and Planetary Materials at High Pressure and Temperature), p.327 - 333, 1998/00

酸化マグネシウムのユニットセル体積を10万気圧,1400$$^{circ}C$$までの領域で放射光を用いて測定した。精密なデータを得るために、出発試料の取り扱いや、温度圧力測定パスの選定などに注意を払うことで、信頼性の高い状態方程式を得ることができた。室温体積弾性率が153(3)GPa,その温度依存性が-0.034(3)GPa/Kと求まった。

論文

XPS studies on the charge states of Cr and Cu atoms implanted into $$alpha$$-Al$$_{2}$$O$$_{3}$$ and MgO single crystals

二神 常爾*; 青木 康; 依田 修; 永井 士郎; D.M.Rueck*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 80-81, p.1168 - 1170, 1993/00

https://doi.org/10.1016/0168-583X(93)90757-W
 被引用回数：3 パーセンタイル：43.05(Instruments & Instrumentation)

$$alpha$$-アルミナおよび酸化マグネシウムの単結晶に200keVおよび300keVのCr$$^{+}$$あるいはCu$$^{+}$$を注入してXPSスペクトルを測定した。スペクトルの深さ分布の解析から、Cr$$^{0}$$の濃度は注入Cr原子の濃度と共に増加するのに対し、Cr$$^{3+}$$の濃度は注入Cr原子の濃度が高くなると飽和することを見出した。このCr$$^{3+}$$濃度の飽和は、$$alpha$$-アルミナ中では濃度比Cr/Alが0.05以上で、一方酸化マグネシウム中では濃度比Cr/Mgが0.30以上で起り、したがってCr$$^{3+}$$は酸化マグネシウム中でより安定に捕捉されることを示した。Cu$$^{2+}$$の存在は酸化マグネシウム中でのみ検出され、Cu$$^{2+}$$/(Cu$$^{0}$$+Cu$$^{+}$$)の濃度比は注入Cu原子の濃度と共に減少した。

論文

Thermodynamics of Mg$$_{y}$$U$$_{1}$$$$_{-}$$$$_{y}$$O$$_{2}$$$$_{+}$$$$_{x}$$ by EMF measurements, 2; Properties at low magnesium concentrations

館野 淳; 藤野 威男; 田川 博章

Journal of Solid State Chemistry, 30(3), p.265 - 273, 1979/00

https://doi.org/10.1016/0022-4596(79)90237-8
 被引用回数：16

固溶体Mg$$_{y}$$U$$_{1}$$$$_{-}$$$$_{y}$$O$$_{2}$$$$_{+}$$$$_{x}$$の熱力学的性質をマグネシウムの低濃度領域において、固相電池を用いてしらべた。起電力の値は850~1050$$^{circ}$$Cの間で温度変化に対して直線的に変化することが見出された。このことより、$$Delta$$Go$$_{2}$$が温度に関して直線関係にあり、$$Delta$$SO$$_{2}$$、$$Delta$$HO$$_{2}$$が温度に無依存であることが分かった。そしてこれらの熱力学量をxおよびyの関数として求めた。実験より得られた$$Delta$$SO$$_{2}$$の値が、前論文において導出された理論値と一致することが判明した。固溶したマグネシウムの$$Delta$$Go$$_{2}$$におよぼす影響は、UO$$_{2}$$$$_{+}$$$$_{x}$$の$$Delta$$Go$$_{2}$$の値を用いて次の式で示される。-$$Delta$$Go$$_{2}$$(Mg$$_{y}$$U$$_{1}$$$$_{-}$$$$_{y}$$O$$_{2}$$$$_{+}$$$$_{x}$$)=-$$Delta$$Go$$_{2}$$(UO$$_{2}$$$$_{+}$$$$_{x}$$)-0.0035Tln(1+0.07√y/x)-60y.

論文

Thermodynamics of Mg$$_{y}$$U$$_{1}$$$$_{-}$$$$_{y}$$O$$_{2}$$$$_{+}$$$$_{x}$$ by EMf measurements, 1; Properties at high magnesium concentrations

藤野 威男; 舘野 淳; 田川 博章

Journal of Solid State Chemistry, 24(1), p.11 - 19, 1978/01

https://doi.org/10.1016/S0022-4596(78)90179-2
 被引用回数：30

固溶体Mg$$_{y}$$U$$_{1}$$$$_{-}$$$$_{y}$$O$$_{2}$$$$_{+}$$$$_{x}$$の相安定性と熱力学的性質をマグネシウムの高濃度領域においてしらべた。この立方晶系固溶体の格子定数はx値が正であるか負であるかによってxと共に異なって変化する。組成と格子定数との関係をそれぞれの領域で定めた。固相電池法によるMg$$_{y}$$U$$_{1}$$$$_{-}$$$$_{y}$$O$$_{2}$$$$_{+}$$$$_{x}$$の熱力学量の測定の結果、部分モルエントロピーおよびエンタルピーの値は700~1050$$^{circ}$$Cの測定範囲内で温度に無依存であり、-$$Delta$$So$$_{2}$$,-$$Delta$$Ho$$_{2}$$は共にxとyの対数関数として表された。部分モル自由エネルギーの負数、-$$Delta$$Go$$_{2}$$,はyが大きくなると温度と共に大巾に減少することが見出された。これより2価のマグネシウムがUO$$_{2}$$格子の熱力学的性質に大きな影響を与えることが判明した。

口頭

フッ素を含むスラッジ類の時間経過による固化及び溶出特性

綱嶋 康倫; 大橋 裕介; 島崎 雅夫; 野村 光生; 田中 祥雄

no journal, , 

ウラン製錬転換プラントやウラン濃縮プラントの操業廃棄物である澱物類については、有害物であるフッ素を多く含むため、セメント固化して廃棄体とする場合、フッ素の溶出が課題となっている。また澱物類は、硫酸カルシウムも多く含んでいるため、エトリンガイドの過剰生成による廃棄体の膨張も懸念されている。これらの課題に対応するために、酸化マグネシウム系固化材とリン酸水素カルシウムを用いた澱物類の固化方法を検討している。フッ素を含むスラッジ類の時間経過による固化及び溶出特性について報告する。

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