流動鉛ビスマス共晶合金中腐食試験技術に関する研究; 平成14年度共同研究成果報告書
Study on corrosion test techniques in lead bismuth eutetic flow; Joint research report in JFY2002
高橋 実*; 関本 博*
Takahashi, Minoru*; Sekimoto, Hiroshi*
鉛ビスマス冷却高速増殖炉の一次冷却材およびナトリウム冷却型高速増殖炉の蒸気発生器中間熱媒体に鉛ビスマスをとして用いる場合、鉛ビスマス中における炉心材料および構造材料の腐食挙動の評価が必要である。そのために本研究では鉛ビスマス中の材料腐食試験技術の確立を目的としている。平成14年度は、東京工業大学原子炉工学研究所における鉛ビスマス循環実験装置を用いた材料腐食試験により、(a)鉄鋼材料の流動鉛ビスマス中における腐食試験方法 (b)流動鉛ビスマス中の酸素制御技術、および (c)高温、高流速鉛ビスマス流動試験技術について検討を行った。得られた結果を以下に要約する。(1)鉛ビスマス中材料腐食試験を通じて、試験片の製作・試験部挿入方法、試験片取り出し後の洗浄方法および試験片の重量損失およびSEM/EDX断面分析方法を確立した。(2)1000時間腐食試験を2回行い、鉛ビスマス腐食試験によるODS、F82H、SUH-3等の12種類の既存鋼の重量損失、腐食層(鉛ビスマス侵食)、鉛ビスマス付着層およびエロージョンの発生状況を把握した。(3)ジルコニア固体電解質方式の構造上熱応力と熱衝撃を受けにくい酸索濃度計を開発し、鉛ビスマス中酸素濃度を容易に測定できることを確証した。(4)酸素濃度制御法として水蒸気を含ませたアルゴン・水素混合ガスの鉛ビスマス中吹込み方式を採用し技術的問題点を把握した。(5)鉛ビスマス循環実験装置の鉛ビスマス凝固および漏洩対策技術を蓄積した。(6)鉛ビスマス循環実験装置の低温部に酸化物または腐食生成物が析出し、流量低下およびループ閉塞が生ずる場合の対策技術を蓄積した。(7)電磁流量計にMIケーブル型電極とチューブ型電極を適用しその性能を確証した。
The evaluation of corrosion behaviors of core and structural materials in lead bismuth eutectic is one of the key issues for the utilization of lead bismuth eutectic as a coolant of the primary loops of lead bismuth cooled fast breeder reactors (FBRs) and the intermediate heat transport media of new-type steam generators of the sodium cooled FBRs. The purpose of the present study is to establish corrosion test techniques in lead bismuth eutectic flow. The techniques of steel corrosion test and oxygen control in flowing lead bismuth eutectic, and the technologies of a lead bismuth flow test at high temperature and high velocity were developed through corrosion test using a lead bismuth flow test loop of the Tokyo Institute of Technology in JFY2002. The major results are summarized as follows: (1)Techniques of fablication, mount and rinse of corrosion specimens, measurement method of weight loss, and SEM/EDX analysis method have been establishied through lead bismuth corrosion test. (2)Weight losses were measured, corrosion and lead bismuth-adhered layers and eroded parts were observed in two 1000 hr-corrosion tests, and the results were compared with each other for twelve existmg steels including ODS,F82H and SUH-3 (3)An oxygen sensor made of zirconia electrolyte structurally resistant to thermal stress and thermal shock was developed and tested in the lead bismuth flow loop. Good performance has been obtained. (4)An oxygen control method by injecting argon and hydrogen mixture gas containing steam into lead bismuth was applied to the lead bismuth flow loop, and technical issues for the development of the oxygen control method were extracted. (5)Technical measures for freezing and leakage of lead bismuth in the flow loop were accumulated. (6)Technical measures for flow rate decrease/blockage due to precipitation of oxide and corrosion products in a low temperature section of the lead bismuth flow loop were accumulated. (7)Electromagnetic flow meters with MI