Corrosion experiments and materials developed for the Japanese HLM systems

日本の重金属炉システムのために開発された材料と腐食試験

倉田 有司

Kurata, Yuji

日本では、加速器駆動システムや重金属冷却炉に用いられる鉛ビスマス中での腐食試験やこれらのシステムのために開発された材料の研究が行われている。種々の鉄鋼材料の腐食試験により、鉛ビスマス腐食における温度依存性,酸素濃度依存性,鋼材中の元素の影響が明らかにされた。鋼材中のCr, Ni, Siの影響が再確認され、316ステンレス鋼やMod.9Cr-1Mo鋼に、Siを増量した鋼材の腐食試験が行われた。Siを増量した316ステンレス鋼やMod.9Cr-1Mo鋼は、鉛ビスマス中である程度の耐食性向上を期待することができるが、酸素濃度の変動やより高温での使用を考慮すると、この方法による耐食性改良には限界が認められた。そのため、鉛ビスマス中でより強固な保護的酸化膜の形成を期待できるAlを含む合金層を被覆する方法を開発した。このAl粉末合金被覆法によって作製した試料は、550Cの鉛ビスマス中の腐食試験で、優れた耐食性を示すことがわかった。

Corrosion experiments and study on materials developed for an accelerator-driven system and heavy liquid metal reactors have been conducted in Japan. Temperature dependence, oxygen concentration dependence and effects of alloying elements in steels on corrosion properties have been made clear through corrosion experiments in pots using liquid lead-bismuth. Austenitic stainless steels containing Si of about 5wt% exhibited good corrosion resistance. Si-enriched 316 stainless steel and Si-enriched Mod. 9Cr-1Mo steel were produced and exposed to liquid lead-bismuth. As a result of the corrosion test, it was found that the Si-enriched steels would have corrosion resistance to a certain extent. Since there was a limitation to improvement in corrosion resistance by Si-enrichment, an aluminum alloy coating method was developed. Specimens produced by means of the Al powder alloy coating method exhibited good corrosion resistance at 550C in lead-bismuth.