極低酸素ポテンシャル下LBE中金属元素等の溶解度特性評価に関する研究; 平成14年度共同研究成果報告書

Solubility of metallic elements in LBE under extra low oxygen potential; JFY2001 joint research report

佐野 浩行*; 藤澤 敏治*; 古川 智弘  ; 青砥 紀身 

Sano, Hiroyuki*; Fujisawa, Toshiharu*; Furukawa, Tomohiro; Aoto, Kazumi

鉛ビスマス共晶合金(LBE)は、高速増殖炉における冷却材としての利用が検討されている。しかし、ナトリウム冷却炉並の運転温度を設定した場合、原子炉構成材料の腐食等の課題が生じる。そこで、極低酸素ポテンシャル下LBE中における主要金属元素等の溶解度特性評価および、鉄鋼材料主要合金元素同士の溶解度特性に及ぼす相互影響評価を目的として、信頼性の高いLBE中の金属元素等の溶解度データ取得に関する研究を実施している。 本年度は、昨年度の研究により得られた検討課題をもとに、LBEの鉄溶解度測定を酸化物平衡法ならびに気相平衡法を用いて酸素分圧を制御し、1273Kを中心とした高温域において行った。また、LBE中の酸素濃度の分析方法について詳細に検討を行い、酸素分析条件を確立した。その結果、酸化物平衡法においては溶解度データが得られたが、相互のデータから熱力学的考察をするには至らなかった。 これらの結果をもとに、(1)LBEの鉄溶解度データの蓄積により熱力学的考察を行うこと、ならびにそれらの知見をもとに、(2)ステンレス鋼の主要構成元素の溶解度測定、および各元素同士の溶解度に及ぼす相互影響評価を行っていく、との次年度の研究に向けた課題整理を行った。

Lead-Bismuth eutectic alloy(LBE) has been considered as a prospective coolant for a fast-breeder reactor. However a corrosion of the structual material is anticipated when it is used at the similar temperature as sodium coolant. In this study, solubility of major metallic elements in LBE is measured under extra low oxygen potential. The interactive effect of those elements on the solubility is also to be examined. Based on the results of JFY2001, measurements of the solubility of iron in LBE at 1273 K were conducted where the partial pressure of oxygen was controlled by using two equilibrium methods: the oxide equilibrium method and the gas equilibrium method. Analytical condition of oxygen content in LBE was also determined. Several solubility data were obtained. However it was not yet enough to do thermodynamic consideration. From the above results, following subjects were extracted for JFY2003 study. (1)To accumulate the solubility data of iron and oxygen in LBE and to consider them thermodynamically. (2)To obtain the solubility data of the other composition element of stainless steels and to evaluate mutual influence of them.