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高速炉蒸気発生器伝熱管のターゲットウェステージ現象解明実験; 流れを伴う高温水酸化ナトリウム環境での腐食実験

Phenomenon elucidation experiment for target wastage caused in steam generator of sodium-cooled fast reactor; Corrosion experiment in flowing high-temperature sodium hydroxide environment

梅田 良太; 下山 一仁; 栗原 成計

Umeda, Ryota; Shimoyama, Kazuhito; Kurihara, Akikazu

ナトリウム冷却高速炉の蒸気発生器では、低圧のナトリウムから伝熱管を介して高圧の水/蒸気に熱交換される。その伝熱管が破損して水蒸気が漏えいした場合、発熱反応を引き起こし、ナトリウム中に反応ジェットが形成される(ナトリウム-水反応)。反応ジェットは高温・高圧噴流で高アルカリ環境を形成し、この環境に曝された隣接伝熱管は、局所的な減肉により損傷を受け(ターゲットウェステージ)、SG内での影響範囲が拡大する可能性がある。本報告書では、ターゲットウェステージ現象解明を目的として、ナトリウム-水反応時の主要な反応生成物である高温の水酸化ナトリウムと副次的な生成物である酸化ナトリウム(試料)を用いて、ターゲットウェステージの環境因子(試料温度、衝突速度、試料組成割合等)を分離評価できる実験装置及び実験手法を開発した。また、開発した実験装置を用いて流れを伴う高温水酸化ナトリウム及び酸化ナトリウム環境下における腐食実験を実施し、腐食特性に及ぼすターゲットウェステージの環境因子の影響を定量的に評価するとともに、平均腐食速度とウェステージ環境因子との関係を定式化した。

In case of the water leak into sodium in a SG of SFRs due to tube failure, reaction jet is formed by sodium-water reaction with exothermic heat. The reaction jet forms highly alkaline environment with high temperature and high pressure, which cause local thinning of adjacent heat transfer tubes (target wastage). In this report, for the purpose of elucidation of target wastage, the authors developed the experimental apparatus and experimental technique which enable the separate evaluation of wastage influence factors, including temperature, impingement velocity, reagent ratio and so on by using high temperature sodium hydroxide as major reaction product and sodium monoxide as secondary reaction product. In addition, the impingement corrosion experiments have been conducted by using high temperature reagents (NaOH and Na$$_{2}$$O). Based on the corrosive data, authors quantitatively evaluated the influence factors of wastage and formulated the average corrosive equations.

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