Corrosion behavior of ODS steels with several chromium contents in hot nitric acid solutions

高温硝酸溶液中におけるODS鋼の腐食挙動

丹野 敬嗣  ; 竹内 正行 ; 大塚 智史   ; 皆藤 威二 

Tanno, Takashi; Takeuchi, Masayuki; Otsuka, Satoshi; Kaito, Takeji

高速炉用に酸化物分散強化型(ODS)鋼燃料被覆管の開発が進められている。原子力機構では9および11Cr-ODS焼戻しマルテンサイト鋼をその候補材料としている。被覆管からの腐食生成物が再処理工程に及ぼす影響を見積もるためには、その腐食挙動を評価しておく必要がある。本研究では95Cの硝酸溶液中で基礎的な浸漬試験および電気化学試験を系統的に実施した。腐食速度は有効Cr濃度(Cr)および硝酸濃度の増加に対して、指数関数的に低下した。酸化性イオンの添加も腐食速度を低下させた。取得した分極曲線や浸漬後の表面観察結果より、低Crと希硝酸の組み合わせでは浸漬初期に活性溶解が発生し、腐食速度が大きくなることが分かった。一方、高Crと比較的高濃度の硝酸、あるいは酸化性イオンの添加の組み合わせは不働態化を促進し、腐食速度を低下させることが分かった。

Oxide dispersion strengthened (ODS) steel cladding tubes have been developed for fast reactors. 9 chromium ODS and 11Cr-ODS tempered martensitic steels are prioritized for the candidate material in research being carried out at JAEA. In this work, fundamental immersion tests and electro-chemical tests of 9 to 12Cr-ODS steels were systematically conducted in various nitric acid solutions at 95C. The corrosion rate exponentially decreased with effective solute chromium concentration (Cr) and nitric acid concentration. Addition of oxidizing ions also suppressed the corrosion rate. According to polarization curves and surface observations in this work, the combination of low Cr and dilute nitric acid could not prevent the active dissolution at the beginning of immersion, and the corrosion rate was high. In comparison, higher Cr, concentrated nitric acid and addition of oxidizing ions helped to prevent the active dissolution, and suppressed the corrosion rate.