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ジルカロイ2被覆管の水蒸気酸化に及ぼす内圧の影響

Effect of internal pressure on oxidation of Zircaloy-2 cladding tube under steam

井岡 郁夫; 加藤 仁; 小河 浩晃; 逢坂 正彦

Ioka, Ikuo; Kato, Hitoshi; Ogawa, Hiroaki; Osaka, Masahiko

使用済み燃料プール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環境下に曝される。この時、被覆管は内圧によりバーストするまで、内圧による引張応力下で酸化される。そこで、内圧を負荷したジルカロイ2の水蒸気下での酸化挙動を調べた。酸化試験は、空気0.5L/minをキャリアガスとして飽和水蒸気中、600$$^{circ}$$Cで実施した。ジルカロイ2試験体の全長は500mmで、加熱領域は200mmである。試験中に発生した水素ガス量を測定するとともに、試験後に酸化皮膜厚さの測定、組織観察を行った。水素ガスの発生量は試験初期に急増しピークを取った後、70ppm程度に低下した。酸化皮膜厚さには内圧の増加とともに減少し、ジルカロイ2被覆管の高温水蒸気環境下での酸化挙動は、内圧により発生する引張応力に影響されることが分かった。

When the function of cooling system for a spent fuel pool loses, the spent fuel pin put under vapor environment. The helium gas at the time of making and the FP gas are enclosed in the spent fuel pin. The spent fuel pin with internal pressure is oxidized during severe accident. The effect of internal pressure on oxidation behavior of Zircaloy-2 was investigated. The oxidation test was carried out at 600$$^{circ}$$C in steam atmosphere. The length of Zircaloy-2 specimen is 500 mm, and heated zone is 200 mm. The amount of hydrogen gas was measured during the test, and the oxide film was analyzed. The amount of hydrogen gas decreased to about 70 ppm after increasing rapidly in early stages of the test. The thickness of oxide film decreased with increasing the internal pressure. It is confirmed that internal pressure affected in the oxidation behavior of Zircaloy-2 in this test condition.

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