鉛ビスマス中における鉄鋼材料からの主要構成元素の溶解度特性評価に関する研究

Solubility of Major Elements of Steel into Lead-Bismuth Alloy

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。ナトリウム冷却炉並み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。材料の腐食機構を評価していくにあたっては,LBE中の鉄鋼材料の主要金属元素やガス成分の溶解度が基礎データとして必要であり,これまで本研究によって,酸素分圧を制御した条件下において,LBE中の鉄鋼主要構成元素(Fe,CrおよびNi)単体の溶解度特性について明らかにしてきた。しかし,冷却パイプの内表面には雰囲気やLBE中溶存酸素などにより,パイプ構成元素による酸化物層が形成され,これが腐食に対して大きく影響をおよぼすと考えられる。そこで本年度はこれまでの研究をさらに発展させ,酸素分圧制御下のLBE中において鉄鋼材料表面に形成される種々の酸化物からの鋼材構成元素のLBEへの溶解特性の調査を開始した。また,Pb-Bi合金と酸素間の基本的な熱力学的特性を把握するために,まず800 KにおけるPb-Bi-O系の熱力学について検討し,本系状態図を決定するとともに,実験結果と既存の熱力学データを併せて安定状態図を作成した。

Lead-Bismuth eutectic alloy (LBE) has been considered as a prospective coolant for a fast-breeder reactor, but a corrosion of cooling pipe is anticipated when it is used. In the previous study, the solubility of major metallic elements, such as Fe, Cr and Ni, into LBE was measured under extra low oxygen potential. The interactive effect of those elements on the solubility was also examined. However, it is thought that an oxide layer is formed on the surface of the cooling pipe and influences on the corrosion of the pipe. In this year, the measurement of the solubility of major elements of steel into lead-bismuth alloy through Fe-Cr complex oxide was started. In addition, the thermodynamics of the Pb-Bi-O system at 800 K was investigated and the phase diagram of the system was determined. From the above results, the stability diagram of the Pb-Bi-O system was established.