Investigation of chloride ion transport phenomenon across the screw-gap between Zircaloy upper plug and stainless nut using salt water containing Cl ion

Cl含有塩水を用いた上部端栓ねじ構造部における塩化物イオンの移行挙動評価

関尾 佳弘  ; 山県 一郎 ; 前田 宏治  ; 上野 文義  

Sekio, Yoshihiro; Yamagata, Ichiro; Maeda, Koji; Ueno, Fumiyoshi

福島第一原子力発電所4号機で使用された軽水炉用燃料ロッドの上部端栓は、Zircaloy-2製ボルトとSUS304L製ナットで構成されており、ねじ構造部を形成している。過去に行われた4号機に保管されていた新燃料集合体の詳細検査の結果、このねじ構造部近傍に海水成分の存在が確認された。このねじ構造部内に塩化物イオンが残留している場合、すきま腐食が発生する可能性があり、既に共用プールへ移送された燃料集合体についてもその構造健全性に影響を与える可能性がある。本研究では、事故当初の4号機使用済燃料プールの水質を模擬した条件下にて、上部端栓ねじ構造部における海水成分の移行挙動を放射性トレーサCl-36を用いて調査した。この結果、上部端栓ねじ構造部に侵入した塩化物イオンは、塩化物イオン濃度の低下による水質改善に伴って取り除かれることを定性的かつ定量的に確認した。

The upper plug of a fuel rod used for Unit 4 in Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant consists of Zircaloy-2 bolt and SUS304L nut, and it forms the screw-gap structure. In the past inspection of the new fuel assembly which had been stored in Unit 4, the appearance of seawater constituents was confirmed near the gap structure. If chloride ion remains in the gap structure, crevice corrosion may occur at there so that this may also have an influence on the integrity of a fuel assembly which has been already stored in common pool. In this study, the transport phenomenon of chloride ion across the gap structure in the upper plug specimens was investigated using radioactive tracer Cl-36 by simulating the immersion conditions experienced for the spent fuel pool of Unit 4. From the results, it was qualitatively and quantitatively confirmed that the chloride ion was removed from the screw-gap structure due to water quality improvement by the decrease of chloride ion concentration in salt water.