水銀流動基礎実験,4; 水銀流動によるエロージョン量の測定

Mercury flow experiments, 4; Measurements of erosion rate caused by mercury flow

木下 秀孝   ; 神永 雅紀  ; 羽賀 勝洋  ; 日野 竜太郎

Kinoshita, Hidetaka; Kaminaga, Masanori; Haga, Katsuhiro; Hino, Ryutaro

物質・生命科学実験施設はターゲットに液体金属である水銀を使用し、かつ、核破砕生成物を内包することから、システムの健全性の評価が重要となる。このとき、水銀流動システムの配管及び各機器は水銀による流動浸食(エロージョン)により損傷を受ける可能性がある。試験は水銀流動基礎実験装置にエロージョン試験用配管及び試験片を組み込み、水銀を流動させて1000時間ごとに管壁及び試験片の厚さ変化を超音波厚さ計により測定した。試験結果より、流速が0.7m/sと実機条件を上回る場合でも配管でのエロージョン量は1000時間で約3mであり、施設の寿命を30年と想定した場合でもエロージョンによる減肉は0.5mm以下と評価され、機器の健全性に対する影響は極めて小さいことを確認した。また、ドレン時の水銀配管への残留水銀量測定で約19g/mの水銀が配管内部に付着していた。この量を評価すると、150A-sch80配管1mあたり8.5g程度、水銀ターゲット容器の場合には40gが残留することが想定される。ターゲット内の水銀の残留放射能は1.210Bqであり、ターゲット容器の放射化量1.010Bqと比べてはるかに小さくターゲット保管時の放射線量への影響は非常に低いものとなる。

Since the Neutron Scattering Facility will be using mercury as the target material and contain radioactive products, it is necessary to estimate reliability of instruments in a system. The system would be damaged by erosion. An erosion test section and coupons were installed in the mercury loop, and their thickness was measured. As a result, the erosion is about 3m in 1000 hours under 0.7m/s condition. The wall thickness decrease during facility lifetime of 30 years is estimated to be less than 0.5mm. Therfore, the effect of erosion on component strength is extremely small. Moreover, a measurement of residual mercury on the piping surface was carried out. As a result, 19g/m was obtained. Thus, estimation of residual mercury for 150A-sch80 piping is 8.5g/m, and for the mercury target is about 40g. As for the target, radioactivity of the residual mercury is 1.210 Bq, which is extremely lower than that in the target casing of 1.010 Bq. Then, there is no influence for maintenance and storage of the spent mercury target.