Metallurgical analysis of lithium test assembly operated for 1200 h

1200時間使用されたリチウムテストアッセンブリの金属組織解析

古川 智弘  ; 近藤 浩夫; 金村 卓治; 平川 康 ; 山岡 信夫*; 帆足 英二*; 鈴木 幸子*; 堀池 寛*

Furukawa, Tomohiro; Kondo, Hiroo; Kanemura, Takuji; Hirakawa, Yasushi; Yamaoka, Nobuo*; Hoashi, Eiji*; Suzuki, Sachiko*; Horiike, Hiroshi*

IFMIFの実現に向けた課題の一つに、リチウム機器のエロージョン・コロージョンがあげられる。大阪大学では、IFMIFターゲットの設計に資することを目的としたリチウム自由表面流に関する研究が実施され、そのテストアッセンブリは、300Cの高流速リチウム環境下で1200時間使用された。このテストアッセンブリは、実証実験データとしてのエロージョン・コロージョン挙動を把握するうえで貴重であることから、金属組織観察を実施した。その結果、ノズル先端部において、高流速リチウム流の痕跡と考えられるわずかな凹凸が観察された。また、当該部に比較して流速比が0.1-0.4となるノズル入口部には、まだら模様が観察されるとともに数ミクロン深さの多数のき裂が観察された。詳細な分析により、これらの現象は、リチウムからの浸炭によるものと推察された。本研究により、IFMIF機器のエロージョン・コロージョンを防止するには、リチウム中に溶存する炭素のコントロールも必要であることが新たにわかった。

One key issue in the development of the IFMIF is the corrosion/erosion of the lithium components. At Osaka University, lithium free-surface flow experiments to verify the design of the IFMIF target have been carried out, and the test assembly was operated in high-speed lithium flow for 1200 hours at 300 C. Since the test assembly is important to understand the corrosion/erosion behavior as the demonstration experimental data, the metallurgical analysis was been performed. Slight irregularities which were trace of high-speed lithium flow were observed at the tip of the nozzle. On the other hand, mottled unevenness with many micro-cracks of a few micrometer depths was observed at the inlet of the nozzle, whose velocity ratio was 0.1-0.4 as compared with the nozzle tip. It was estimated that the phenomena was caused by carburizing from liquid lithium, and it was newly proven that carbon control in lithium was also important for corrosion / erosion protection of the IFMIF components.