Effect of axial temperature gradient on oxidation of Zircaloy-2 cladding under high temperature steam

ジルカロイ2被覆管の水蒸気酸化に及ぼす軸方向温度勾配の影響

井岡 郁夫  ; 加藤 仁; 小河 浩晃  

Ioka, Ikuo; Kato, Hitoshi; Ogawa, Hiroaki

使用済み燃料プール(SFP)の冷却機能が喪失した場合、崩壊熱を有する使用済み燃料ピンは冷却水の蒸発に伴い水蒸気及び空気環境下に曝される。SFPのドライアウト時の燃料ピン酸化挙動は、温度傾斜場とそれにより発生する応力勾配のため、等温酸化と異なる可能性がある。そこで、軸方向温度傾斜場でのジルカロイ2被覆管の酸化挙動を調べた。酸化試験は、Arガス0.5L/minをキャリアガスとして飽和水蒸気中、600Cで実施した。軸方向の温度勾配は、約100C/cmであった。試験中に発生した水素ガス量変化はほぼ同じであったが、温度勾配のある試験では、水素発生量は若干増加した。酸化皮膜厚さ及び皮膜構造には顕著な差が認められなかった。温度勾配(100C/cm)のある場合でも、ジルカロイ2被覆管の酸化挙動はほとんど変わらなかった。

When the function of cooling system for a spent fuel pool is lost, the spent fuel pin is exposed to steam and air environment. In addition, oxidation behavior of the cladding may be changed due to axial temperature gradient and induced stress gradient during the process of dry out of the spent fuel pool. The oxidation behavior of the Zircaloy-2 cladding under axial temperature gradient was investigated in this study. The axial temperature gradients was about 100 C/cm. The oxidation test was carried out at 600 C in the saturated steam flow with Ar of 0.5 l/min as a career gas. Little difference was seen in the configuration of the surface cracks and the oxide thickness of specimens oxidized with different temperature gradients. Consequently, the high-temperature oxidation of Zircaloy-2 cladding was hardly changed by the steep axial temperature gradient of about 100 C/cm in this study.