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Chemical interaction between granular B$$_{4}$$C and 304L-type stainless steel materials used in BWRs in Japan

日本のBWRで採用されている制御棒材料のB$$_{4}$$Cとステンレス鋼間における化学的相互作用

柴田 裕樹; 坂本 寛*; 大内 敦*; 倉田 正輝

Shibata, Hiroki; Sakamoto, Kan*; Ouchi, Atsushi*; Kurata, Masaki

炭化ホウ素/ステンレス鋼の系は熱力学的に不安定なことはよく知られており、これらの材料間においておよそ1273Kを超えた温度で化学的相互作用が起こるであろうということを示している。この化学的相互作用は、シビアアクシデントの初期段階において中性子吸収棒の融解そしてそれに続くこれら材料の再配置へと繋がっていく。そしてその際に生成した溶解生成物は制御棒ブレードやジルカロイチャンネルボックスや燃料棒といった周辺の原子力材料と相互作用していき、燃料集合体の崩落へと繋がっていくことが予期される。B$$_{4}$$Cとステンレス鋼との化学的相互作用に関する既往の研究では、粉末またはペレット状のB$$_{4}$$Cが使用されている。しかし日本のBWRの中性子吸収棒には粒状のB$$_{4}$$Cが採用されている。そこで本研究では、日本のBWRで採用されている材料、すなわち粒状のB$$_{4}$$Cとステンレス鋼を用いた試験を実施し、粒状B$$_{4}$$Cとステンレス鋼間の化学的相互作用の反応速度はペレットまたは粉末状B$$_{4}$$Cとステンレス鋼間とは明らかに異なっていることが判明した。

Chemical interactions between S.S. and B$$_{4}$$C may lead to the melting of control rods and subsequent relocation of control rod materials in the early stage of severe accident. The liquid products interact with the surroundings such as control rod blades, Zircaloy channel boxes and fuel rods, which may accelerate the fuel bundle degradation. Previous studies on the chemical interactions between S.S. and B$$_{4}$$C have been performed using the B$$_{4}$$C powders or pellets. However, almost all of control rods of BWR in Japan consist of granular B$$_{4}$$C filled in S.S. tubes. In the present study, the chemical reaction tests were carried out using the materials adopted in BWR in Japan, namely granular B$$_{4}$$C and 304L type S.S. and it was concluded that the kinetics of chemical interaction between S.S. and granular B$$_{4}$$C is clearly different from that between S.S. and pellet or powder B$$_{4}$$C.

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パーセンタイル:43.49

分野:Nuclear Science & Technology

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