純Taの昇温水素放出挙動に及ぼす測定雰囲気の影響

Effect of the atmosphere condition on the hydrogen desorption behavior of Ta

金田 智寛*; 横山 賢一*; 石島 暖大 ; 上野 文義  ; 阿部 仁 

Kaneda, Tomohiro*; Yokoyama, Kenichi*; Ishijima, Yasuhiro; Ueno, Fumiyoshi; Abe, Hitoshi

使用済核燃料再処理施設では、異種金属の機器を接続するためステンレス/タンタル(Ta)/ジルコニウム(Zr)の異材接合継ぎ手が使われている。これらの材料の内、Taは水素を吸収することで機械的特性が変化することが知られている。一方で、Ta中の水素の存在状態の検討に必要な放出挙動を検討した例は少ない。そこで本研究では、表面皮膜の生成状況によるTaの水素放出挙動を明らかにすることを目的とし、0.9%NaC中で水素チャージを行ったTaについて、空気、アルゴンおよび超高真空中での水素放出挙動を検討した。その結果、空気中では600C、アルゴン中では400C、超高真空中では300Cから水素の放出が開始した。大気中で測定した後の試料表面は白色のTa酸化物に覆われており、これを研磨除去後アルゴン中で水素放出挙動を評価した結果500Cから水素表出がみられた。以上の結果は、Ta表面に生成した酸化皮膜は水素放出を抑制するため、Ta中の水素の存在状態と熱時効との関係を考察する場合、この影響を考慮し検討する必要があることを示すものである。

In spent nuclear fuel reprocessing plant, Zr/Ta dissimilar metal joint is used for connect between different devices. And it is known that Ta have susceptibility of hydrogen embrittlement. The other hand, it is not clear that relationship between hydrogen desorption behavior and hydrogen existing state in Ta. This study aims to elucidate the effect of environment for hydrogen desorption behavior on Ta. Thermal desorption spectroscopy (TDS) were carried out after hydrogen charging in 0.9% NaCl solution. Hydrogen desorption started at 873K, 673K and 573K in air, Ar and ultra-high vacuum environment respectively. After TDS in air environment, specimen was covered with TaO film. After removal of the film, hydrogen desorption was observed from 773K in argon environment. These results suggest that the generation of the TaO film suppresses the hydrogen desorption from Ta. And it shows that when considering the relationship between the existence state of hydrogen in Ta with thermal aging, it is necessary to consider the influence of the TaO film.