Compatibility of reduced activation ferritic/martensitic steel specimens with liquid Na and NaK in irradiation rig of IFMIF

IFMIF照射リグにおける液体Na, NaKと低放射化フェライト鋼照射試料との両立性

湯谷 順明*; 中村 博雄; 杉本 昌義

Yutani, Toshiaki*; Nakamura, Hiroo; Sugimoto, Masayoshi

材料の照射特性は温度依存性が強いため、照射中の試料温度測定は重要である。しかしながら、中性子照射損傷が20dpa/年以上となるIFMIFの高中性子束領域において、鉄ベースの合金を照射する場合、大量の核発熱が生じるため、試料温度を正確に計測することは、不活性ガスを照射試料と試料ホルダーとの間のギャップに充てんして試料温度を試料ホルダーに埋め込んだ熱電対によって測定する従来の方式では、照射中にギャップの熱伝達率が変化するため極めて困難である。その対策としてギャップの熱伝達率がより安定と期待される液体金属(ナトリウム又はナトリウム-カリウム合金)をギャップに充てんする方法が提案(FZKが提案)されているが、液体金属と低放射化フェライト鋼との両立性に懸念があった。本報告は、このような液体金属と低放射化フェライト鋼との両立性について検討し、照射リグ設計への提案として、充てん前の液体金属の純度管理や炭素原子移行を予防する材質選択上の注意を述べる。

In the high flux region of the International Fusion Materials Irradiation Facility (IFMIF), the neutron irradiation damage for iron-based alloys will exceed 20 dpa/ year. An accurate specimen temperature measurement under a large amount of nuclear heating is a key issue but the change of heat transfer of gap between irradiation specimens and specimen holder during irradiation test is inevitable, if gap is filled with an inert gas and temperature is monitored by a thermocouple buried in the specimen holder. A solution to make heat transfer predictable is to fill the gap with a liquid metal (sodium or sodium-potassium alloy). An issue of compatibility between Reduced Activation Ferritic/Martensitic steels and the liquid metalsis addressed in this paper, and some recommendations for designing irradiation rig are presented, such as a purification control before filling liquid metals, or a careful selection of material of rig to avoid carbon mass transfer.