Cs-Te corrosion depth dependence on distribution of chromium carbide precipitation in high chromium steel

高クロム鋼におけるCs-Te腐食量の炭化物分布依存性

佐々木 孔英   ; 藤村 凌太*; 谷垣 考則; 松原 正典*; 福元 謙一*; 宇埜 正美*

Sasaki, Koei; Fujimura, Ryota*; Tanigaki, Takanori; Matsubara, Masanori*; Fukumoto, Kenichi*; Uno, Masayoshi*

「もんじゅ」で採用しているMOX燃料ピンを高燃焼度化するにあたって、燃焼に伴い発生する核分裂生成物(Fission Product: FP)による燃料被覆管内面腐食(FP腐食)を低減する必要がある。次世代の燃料被覆管候補材として析出強化型フェライト/マルテンサイト鋼や酸化物分散強化鋼などの高クロム鋼が有力とされており、その開発として照射損傷特性や高温強度の観点から材料組成や組織が最適化されてきた。一方、FP腐食に関しては、炉内試験(常陽, BOR-60, Phenix, FFTF)にて数十mの減肉が確認されており、腐食量評価式にて目標燃焼度250GWd/tで約350m(被覆管厚さの約7割)もの腐食量が予測されているにも拘らず、被覆管材料開発に考慮されていない。これまでのFP腐食の基礎研究分野では腐食メカニズムが議論され、Cs-Te化合物と合金中のクロムやクロム炭化物との反応が主な腐食反応とされている。本研究では、耐FP腐食性向上のための基礎研究として、高クロム鋼中の炭化物分布とCs-Te腐食量との関係について調査した。本研究の結果、炭化物が結晶粒界に多く分布している材料組織は、そうでないものより腐食が進展しやすいことがわかった。

In an attempt to investigate Cs-Te corrosion depth dependence on distribution of chromium carbide precipitation in high chromium steel, Cs-Te corrosion out-pile tests of two 9Cr steels with different distributions of chromium carbide were carried out at 975K for 100h and their corrosion depths were compared. The corrosion is obviously more advanced in a specimen which has grain boundary carbide than in the one that does not. A considerable reason of the result is that the carbide distributed at grain boundaries promoted the corrosion reaction and the corrosion extended along the grain boundary. This is the first case in which the Cs-Te corrosion depth dependence on distribution of chromium carbide precipitation in Fe-Cr steel is clarified experimentally.