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Stress corrosion cracking behavior of zirconium in boiling nitric acid solutions at oxide formation potentials

酸化物生成電位におけるジルコニウムの沸騰硝酸中における応力腐食割れ挙動

石島 暖大 ; 加藤 千明   ; 本岡 隆文; 山本 正弘 ; 加納 洋一*; 蝦名 哲成*

Ishijima, Yasuhiro; Kato, Chiaki; Motooka, Takafumi; Yamamoto, Masahiro; Kano, Yoichi*; Ebina, Tetsunari*

ジルコニウムは硝酸中において優れた耐食性を有するため核燃料再処理機器材料として使用されている。しかしながら、ジルコニウムは不働態破壊電位下において沸騰硝酸中でSCC感受性を示すことが報告されている。一方、ジルコニウムのSCC発生及び進展挙動は明らかになっていない。本研究では、ジルコニムのSCCにおける発生及び進展挙動を明らかにするため、沸騰硝酸中にて定荷重引張試験を実施した。その結果、不働態破壊電位より貴な電位で生成する酸化皮膜下に発生するき裂が成長して破断することが明らかとなった。これは、酸化皮膜の生成が沸騰硝酸中におけるジルコニウムのSCCを引き起こすことを示している。またこのことは、沸騰硝酸中におけるジルコニウムのSCCはTarnish Ruptureモデルで説明できることを示唆している。

Zirconium has been utilized in nuclear fuel reprocessing plants because of its superior corrosion resistance in nitric acid solutions. However, stress corrosion cracking (SCC) susceptibility of zirconium has been reported in boiling nitric acid solutions at the passivity breakdown potential. However, it has not been clear the SCC initiation and propagation behavior of zirconium. In this study, to clarify the SCC initiation and propagation behavior of zirconium, constant load tensile tests were carried out in boiling nitric acid solutions. From the results, many cracks were initiated under the oxide film and maximum crack led to rupture in the potentials that nobler than passivity breakdown potential. These results showed that the SCC of zirconium in boiling nitric acid solutions is due to the oxide formation. And this SCC behavior suggests that the SCC behavior of zirconium can be attributed to tarnish rupture model.

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パーセンタイル:39.58

分野:Materials Science, Multidisciplinary

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