Experimental investigation on boron oxidative vaporization processes from zirconium-boron and iron-boron alloys in a high temperature steam atmosphere

高温水蒸気雰囲気中におけるジルコニウム-ホウ素および鉄-ホウ素合金からのホウ素酸化蒸発過程に関する実験的研究

井元 純平 ; 三輪 周平  ; 逢坂 正彦  

Imoto, Jumpei; Miwa, Shuhei; Osaka, Masahiko

シビアアクシデント時に生成されるBWR制御材である炭化ホウ素と構造材であるステンレス鋼やジルカロイとの混合溶融体からのホウ素(B)放出モデルの構築に向けて、溶融体中の代表組成であるFe-B及びZr-B合金からのB酸化蒸発過程を実験的に調べた。ZrBからのB酸化蒸発は、酸化によりBOとZrOを生成し、続いてBOと水蒸気との反応による揮発性H-B-O蒸気種が生成することで生じることが示唆された。一方、FeB及びFeBの場合、両者のB酸化蒸発過程は同様であり、Fe-B合金の酸化により生成するBOのほか、Fe-B合金の複雑な酸化物であるFe-B-O化合物の分解により生成するBOによりBの蒸発が生じることが示唆された。

Boron (B) oxidative vaporization processes from the representative alloys of Fe-B and Zr-B formed in the mixed melt of BWR control material boron carbide, stainless steel and Zircaloy were experimentally investigated toward the construction of B release model under severe accident. The results show that B oxidative vaporization from ZrB would proceed in the formation of ZrO and BO due to the oxidation of ZrB, followed by the formation of volatile H-B-O vapor species by the reaction of BO with steam. On the other hand, for FeB and FeB, the B oxidative vaporization processes would proceed in the same manner. Complex Fe-B-O compounds formation in addition to amorphous BO were observed by the oxidation of FeB and FeB. Then the B vaporization would occur by the formation of volatile H-B-O compound by the reaction of BO, which were derived from both oxidation of FeB and decomposition of Fe-B-O compounds.