Characterization of core melt concrete interface region examined by light concentrating heating technique

集光加熱による炉心溶融物とコンクリート反応界面の性状評価

須藤 彩子 ; 高野 公秀 ; 小野澤 淳 

Sudo, Ayako; Takano, Masahide; Onozawa, Atsushi

MCCI生成物の性状評価のため、ZrO, Zr, (U,Zr)O, ステンレス(SS), BC等の炉心構成材料をコンクリート上で局所集光加熱により溶融させ、コンクリートとの界面付近での反応生成物と熱劣化の状態を調べた。直径10mmのディスク状に成型した炉心構成材料をコンクリート上に設置し、最大3kWのランプで加熱し、コンクリートとともに溶融させた。固化後に縦方向に切断し、断面をXRD及びSEM/EDXで観察した。試料は(a)溶融固化した(U,Zr)O粒子およびUが溶解したケイ酸ガラス、(b)Uが溶解したケイ酸ガラス、(c)比均質溶融コンクリート、(d)熱劣化コンクリートの4層から成ることが確認できた。一部、Fe-Cr-Ni系の合金析出物も確認できた。GdO(可燃性毒物およびFP)、Mo-Ru-Rh-Pd合金(FP)、海水塩を加えた系での試験も行ったところ、希土類Gdは(U,Zr)O粒子及びケイ酸ガラスどちらにも固溶することがわかった。さらに、Mo, 白金族元素およびFe, Ni, Crが酸化せずに残存した合金粒子の析出も確認できた。海水塩成分由来の生成物として、FeS型の硫化物が合金中に確認された。

To characterize the reaction layers around core melt/concrete interface, MCCI experiments by using a light-concentrating technique was performed. As the main constituents of the core-melt, powder mixtures of ZrO, Zr, (U,Zr)O, stainless steel (SS), and BC with various compositions were compacted into tablets. The tablet was placed on a concrete. Light from a lamp was concentrated on the tablet, and the vertical cross-section of the solidified sample was determined by XRD and SEM/EDX. The analyses identified 4 layers from top to bottom; (a) as-melted (U,Zr)O particles and silicate glass with U, (b) the silicate glass with U, (c) imperfectly melted concrete, and (d) dehydrated concrete. Unoxidized metal particles (Fe-Ni-Cr) also precipitated. GdO, Mo-Ru-Rh-Pd alloy, and sea salt were also added in the tablet. In this case Gd was included in both (U,Zr)O and silicate glass, Mo and the platinum group elements formed alloys with Fe-Ni-Cr, and S originating from sea salt resulted in precipitation of FeS-type sulfide in the alloy.