Corrosion study on cold crucible for pyrochemical reprocessing of spent nuclear fuel

使用済核燃料の高温再処理用コールドクルーシブルに関する腐食研究

竹内 正行 ; 荒井 陽一  ; 加瀬 健 ; 小泉 務

Takeuchi, Masayuki; Arai, Yoichi; Kase, Takeshi; Koizumi, Tsutomu

核拡散抵抗性や経済性の観点から、溶融塩を用いた高温化学再処理法が世界的に検討が進められており、その一つに酸化物電解法が挙げられる。本研究では、腐食環境の厳しい酸化物電解法に対して、それらプロセスを行う電解槽にコールドクルーシブル技術を適用するための腐食研究を実験的に行った。われわれは、数種類の金属材料を対象に、腐食性ガスを通気した2CsCl-NaCl溶融塩中で材料腐食試験を実施し、空冷方式によって、材料表面温度と腐食速度の関係を評価した。その結果、ハステロイ材は表面温度を200Cまで下げることで腐食速度は0.1mm/y以下となり、プロセス温度である650Cの条件よりも腐食速度は1/1000まで抑制されることがわかった。このように、コールドクルーシブルは構造材料の腐食を飛躍的に抑制するうえで有効な技術であり、酸化物電解法が抱える腐食問題を解決するための有望な見通しを与えた。

Pyrochemical reprocessing methods using molten salt for spent nuclear fuel have been studied in the world, because of advantage over the nuclear weapons proliferation and cost benefit. However, electrowinning process, which is one of the processes in pyrochemical reprocessing method, includes severe corrosion environment. In this study, the efficacy of cold crucible in electrowinning process was experimentally discussed. We carried out the corrosion test of several metals in molten 2CsCl-NaCl with corrosive gases at 923 K to investigate the relationship between material temperature controlled by air cool and corrosion rate. As results, the corrosion rate of hastelloy alloy was less than 0.1 mm/y by cooling the material surface at 473 K and corresponds to 1/1000 of that at 923 K. In such way, the cold crucible gives the extreme improvement of corrosion, and this result gave promising prospect to solve the corrosion problem in electrowinning process.