Corrosion behavior of Si-enriched steels for nuclear applications in liquid lead-bismuth

原子力用Si添加鋼の液体鉛ビスマス中における腐食挙動

倉田 有司

Kurata, Yuji

液体鉛ビスマスと鋼材の両立性は、加速器駆動システムや鉛ビスマス冷却炉を開発するうえで、重要な研究課題である。Siを添加した鋼材は、鉛ビスマスとの優れた両立性が期待される。原子力システムへの適用を目的として、2.5wt.%のSiを添加した316SS及び1.5wt.%のSiを添加したMod.9Cr-1Mo鋼が製造された。本論文では、これらの鋼材の液体鉛ビスマス中における腐食試験結果を報告する。腐食試験は550Cで酸素濃度を2.510wt.%及び4.410wt.%にコントロールした2条件で実施された。316SSへの2.5wt.%のSi添加及びMod.9Cr-1Mo鋼への1.5wt.%のSi添加は、高酸素濃度の鉛ビスマス中では形成する酸化膜の厚さを減少させる効果があった。これに対して、10wt.%程度の低酸素濃度の鉛ビスマス中では、形成した酸化膜は、Ni溶出あるいはPb, Biの侵入を防ぐ十分な防護性を保持してはいないことがわかった。

The compatibility of steels with lead-bismuth is one of critical issues to develop accelerator driven systems and lead-bismuth cooled reactors. It is expected that Si-enriched steels have good compatibility with lead-bismuth. Type 316SS with addition of 2.5 wt.% Si and Mod.9Cr-1Mo steel with addition of 1.5 wt.% Si were produced for the purpose of nuclear applications. In this paper, the results of corrosion tests of these steels in liquid lead-bismuth are reported. Corrosion tests were conducted at 550C in lead-bismuth containing 2.510 wt.% of oxygen and in lead-bismuth containing 4.410 wt.% of oxygen. The additions of 2.5 wt.% Si to 316SS and 1.5 wt.% Si to T91 had the effect of reducing oxide film thickness in liquid lead-bismuth where oxygen concentrations were high. However, it was found that the formed oxide films didn't have enough protectiveness to prevent Ni dissolution and the penetration of Pb and Bi in liquid lead-bismuth containing 4.410 wt.% of oxygen.