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Improving the corrosion resistance of silicon carbide for fuel in BWR environments by using a metal coating

BWR用炭化ケイ素燃料の金属コーティングによる腐食特性の改善

石橋 良*; 田邊 重忠*; 近藤 貴夫*; 山下 真一郎; 永瀬 文久

Ishibashi, Ryo*; Tanabe, Shigetada*; Kondo, Takao*; Yamashita, Shinichiro; Nagase, Fumihisa

沸騰水型原子炉環境における炭化ケイ素(SiC)の耐食性を改善するため、SiCの耐食性に及ぼすコーティングの効果を評価した。SiCは、ジルカロイに比べて水素発生速度や反応熱が低いため、事故耐性燃料の有力な候補材料として期待されている。しかしながら、SiC燃料被覆管やチャンネルボックスを実際に適用するには、いまだに多くの解決すべき課題が残されており、その一つが高温水中での腐食である。SiCは化学的には安定であるが、酸化によって形成されるSiO$$_{2}$$が高温水に溶出する。SiCの溶解速度は非常に低いが、炉水に溶出したSiO2濃度は規制基準値以下に抑制されなければならない。本研究では、非照射条件での高純度水中における腐食試験前後を比較し、SiCの腐食挙動に及ぼす候補コーティング技術の効果を評価した。

For improving the corrosion resistance of silicon carbide (SiC) in boiling-water-reactor environments, corrosion-resistant coatings on SiC were evaluated. Due to its hydrogen-generation rate and reaction heat being lower than those of conventional Zircaloy, SiC is expected to be an appropriate material for accident-tolerant fuels. However, there are still many critical issues with the practical application of SiC fuel cladding and fuel channel boxes, one of which is hydrothermal corrosion. Silicon carbide is chemically stable, but silicon oxide formed by oxidation of SiC dissolves in high temperature water. Although the rate of SiC dissolution is very small, the dissolution must be suppressed to comply with regulations for dissolved silica concentration in reactor coolant. In this study, the corrosion behavior of candidate coatings for SiC substrates were evaluated before and after exposure to unirradiated high-purity-water environments.

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