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A Water radiolysis model to evaluate water chemistry in JMTR in-pile loop

JMTRインパイルループの水化学評価のための水の放射線分解計算モデル

佐藤 智徳  ; 塙 悟史 ; 内田 俊介; 扇柳 仁 ; 鍋谷 栄昭; 三輪 幸夫; 加治 芳行  ; 根本 義之  ; 塚田 隆 

Sato, Tomonori; Hanawa, Satoshi; Uchida, Shunsuke; Ogiyanagi, Jin; Nabeya, Hideaki; Miwa, Yukio; Kaji, Yoshiyuki; Nemoto, Yoshiyuki; Tsukada, Takashi

照射誘起応力腐食割れ(IASCC)に関して、材料試験炉(JMTR)では、照射下試験ループによりき裂の発生・進展試験が実施されている。このような照射下試験での試験片の浸漬条件を把握するためにラジオリシスモデルが開発された。計算結果は、サンプリングラインで測定された溶存酸素,水素,過酸化水素の各濃度や試験領域で測定された腐食電位とともに浸漬条件の評価に使用される。この計算モデルは水の放射線分解による1次生成と生成化学種による2次反応に加え、構造材表面での2次反応,水の流れの影響が導入されており、試験領域からサンプリングライン出口までの化学種濃度計算が可能となっている。また、常温から試験温度までの幅広い温度での計算が可能となっている。本研究では、サンプリングラインでの測定結果と計算結果を比較し、それらの結果が比較的よく一致することを確認した。また、過酸化水素の分解生成種であるOHラジカルがサンプリングラインでの水素濃度に影響している可能性があることを確認した。これらの結果より、本モデルがJMTRインパイルループ試験での水化学評価に適用できることを確認した。

To evaluate IASCC, the crack initiation and propagation tests under irradiation conditions have been carried out by using the in-pile loop installed at the Japan Material Testing Reactor (JMTR) of JAEA. In order to evaluate corrosive conditions, a water radiolysis model has been developed. In order to evaluate concentrations of chemical species not only in the test region but also along the sampling line, the model has to cover wide temperature range from room temperature to 288 $$^{circ}$$C. The dissolved O$$_{2}$$, H$$_{2}$$ and H$$_{2}$$O$$_{2}$$ in sampled water was measured. The conclusions are summarized as follows; (1) The calculated O$$_{2}$$, H$$_{2}$$ and H$$_{2}$$O$$_{2}$$ concentrations comparatively agreed with measured values. (2) Decomposition of H$$_{2}$$O$$_{2}$$ generated OH radicals, which contributed to recombination of H$$_{2}$$O$$_{2}$$ and H$$_{2}$$. (3) The applicability and accuracy of the WRAC-JM to estimation of the water chemistry in the in-pile loop had been confirmed.

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