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Study on corrosion of stainless steel in boiling nitric acid under heat transfer conditions

伝熱条件におけるステンレス鋼の沸騰硝酸中腐食の検討

上野 文義  ; 白石 啓宜; 井上 峻; 本岡 隆文; 加藤 千明  ; 山本 正弘 ; 内山 軍蔵 ; 野島 康夫*; 藤根 幸雄*

Ueno, Fumiyoshi; Shiraishi, Hironori; Inoue, Shun; Motooka, Takafumi; Kato, Chiaki; Yamamoto, Masahiro; Uchiyama, Gunzo; Nojima, Yasuo*; Fujine, Sachio*

PUREX法の核燃料再処理プラントでは、加熱部の伝熱条件において沸騰硝酸溶液により厳しい腐食が生じる。本報告では、溶解槽や濃縮缶の加熱部におけるステンレス鋼の腐食速度に及ぼす表面温度と熱流束の影響について実験により検討した。著者らは、表面温度と熱流束の二つの因子に着目した。これらの因子を検討するため、伝熱条件と浸漬条件での腐食試験セルを用い、大気圧条件下の沸騰温度にて、V(V)を33mol/m$$^{3}$$添加した3kmol/m$$^{3}$$硝酸溶液を用いて試験を行った。熱流束と溶液と表面の温度差との関係を示す沸騰曲線を実験により調べ、この沸騰曲線を用いて沸騰条件での表面温度を推定した。測定した腐食速度と二つの因子との関係を検討した結果、腐食速度は熱流束に依存せず、表面温度に依存することが明らかとなった。腐食速度のアレニウスプロットによると、溶液の沸騰により非沸騰に対して腐食が加速されることが示された。

In PUREX process for spent fuel reprocessing plants, heating portions in the components are severely corroded in the boiling solution under heat transfer (HT) conditions. In this paper, authors have focused on the effects of surface temperature and heat flux on corrosion rates (CRs) of stainless steels in boiling nitric acid under HT conditions. Two types of cells for HT and immersion conditions were applied for corrosion tests. Test solution used was 33 mol/m$$^{3}$$ vanadium added to 3 kmol/m$$^{3}$$ nitric acid solution, and was heated at boiling temperature under atmospheric pressure. Additionally, a boiling curve which was indicated the relation between heat flux and degree of superheating was investigated experimentally. Surface temperatures during corrosion tests were estimated from a boiling curve. The results showed that CR did not depend on heat flux, but depended on surface temperature. Arrhenius plots on CRs indicated that CR was accelerated by solution boiling against non-boiling.

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