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鉛ビスマス共晶合金とナトリウムとの反応基礎実験; 反応生成物の同定と反応挙動の検討

Fundamental Study on Reaction of Lead-Bismuth Eutectic and Sodium; Identification of Reaction Products and Examination of Reaction Behavior

斉藤 淳一 ; 平川 康 

Saito, Junichi; Hirakawa, Yasushi

高速増殖炉サイクルの実用化戦略調査研究では鉛ビスマスを中間熱媒体として利用することが一つの候補として選定されている。本研究ではナトリウムと鉛ビスマスの反応挙動を明らかにすることを目的に、ナトリウムと鉛ビスマスの反応試験を行った。反応試験において生成する反応生成物を同定しその反応生成過程を解明するために、反応生成物のサンプリングを実施し、それらのX線回折による解析を行った。 その結果、以下のことが明らかになった。(1)}ナトリウムと鉛ビスマスの3成分系の試験の主な反応生成物はBiNa3およびPb4Na15の2つの金属間化合物である。これらの反応生成物は試料の初期成分、サンプリング温度に関係することなく検出された。(2)}反応生成物の中からPb3Naを同定することができた。この化合物は初めて同定することができた。(3)}ナトリウムとビスマスの2成分系の試験の主な反応生成物はBiNa3である。(4)}ナトリウムと鉛の2成分系の試験の反応生成物は複数のナトリウム-鉛系金属間化合物により構成されてていた。単相のナトリウム-鉛系金属間化合物は得られなかった。 さらに、X線回折結果より反応生成物の生成と溶解挙動のモデルを提案した。

The simplified secondary sodium cooling system utilized lead-bismuth eutectic as an intermediate coolant has been selected one of candidate systems for the "Feasibility Studies on Commercializes Fast Reactor System". In this study, fundamental reaction experiments have been performed to understand a reaction behavior between sodium and lead-bismuth. In order to identify the reaction products and to elucidate a reaction process, sampling of the reaction products and X-ray diffraction analysis of them are carried out..Following results are obtained.(1).The principal reaction products which formed in sodium and lead-bismuth ternary system are BiNa3 and Pb4Na15 intermetallic compounds. These two reaction products are identified irrespective of either primary sample content or sampling temperature.(2).Pb3Na intermatallic compound is identified in the reaction products for the first time.(3).The principal reaction product which formed in sodium and bismuth binary system is BiNa3 intermetallic compound.(4).The reaction products which formed in sodium and lead binary system consist of various intermetallic compounds of sodium and lead system. Single phase of an intermatallic compound can not be obtained in this system.Based on these X-ray diffraction analyses, reaction process models of formation and dissolution are proposed.

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