An Experimental investigation of influencing chemical factors on Cs-chemisorption behavior onto stainless steel

Csの鋼材への化学吸着挙動に影響する化学的要素の実験的研究

西岡 俊一郎; 中島 邦久  ; 鈴木 恵理子   ; 逢坂 正彦  

Nishioka, Shunichiro; Nakajima, Kunihisa; Suzuki, Eriko; Osaka, Masahiko

シビアアクシデント(SA)解析コードで用いられているCs化学吸着モデルの改良に資する知見取得のため、セシウムの鋼材への化学吸着挙動に影響を与える化学的要因(温度・雰囲気・関係する元素のの濃度など)を実験的に評価した。その結果、既存のCs化学吸着モデルで使用されている表面反応速度定数が、既に知られている温度依存性だけでなく、雰囲気,気相中の水酸化セシウム(CsOH)濃度、SUS304中に含まれるケイ素(Si)濃度にも影響を受け、Cs化学吸着モデルの改良においてはこれらの化学的要因を考慮すべきであることがわかった。加えて、873K程度の比較的低温での化学吸着においてはCs-Fe-O化合物が主な化合物として生成し、Cs-Si-Fe-Oが主に生成する1073K以上の化学吸着とは挙動が異なることがわかった。

In order to contribute to improvement of Cs chemisorption model used in severe accident analysis codes, the influence of chemical factors (temperature, atmosphere, concentration of affecting chemical elements etc.) on the Cs chemisorption behaviour onto stainless steel was investigated experimentally. It was found that the surface reaction rate constant used in the current Cs-chemisorption model was influenced by not only temperature, as already known, but also atmosphere, cesium hydroxide (CsOH) concentration in the gas phase and silicon content in SS304. Such chemical factors should be considered for the construction of the improved Cs-chemisorption model. Another important finding is that the chemisorption behavior at lower temperatures, around 873 K, could differ from those above 1073 K. Namely, Cs-Fe-O compounds would form as the main Cs-chemisorbed compounds at 873 K while Cs-Si-Fe-O compounds at more than 1073 K.