高速炉蒸気発生器伝熱管のセルフウェステージ現象解明実験

Experiments of self-wastage phenomena elucidation in steam generator tube of sodium-cooled fast reactor

梅田 良太 ; 下山 一仁 ; 栗原 成計 

Umeda, Ryota; Shimoyama, Kazuhito; Kurihara, Akikazu

ナトリウム冷却高速炉の蒸気発生器では、伝熱管を介してナトリウムと水との熱交換が行われるため、何らかの原因により伝熱管が損傷した場合には、Na中に高圧の水/蒸気が漏えいし、Naと水との発熱反応により特有の高温・高アルカリ環境が形成され、隣接伝熱管が損耗する恐れがある。本報ではNa-水反応の起因事象となるセルフウェステージ現象のメカニズムを解明することを目的に、伝熱管の初期欠陥(微細円孔型と疲労き裂型の貫通欠陥)を模擬した試験体を用いて、セルフウェステージが継続的に進展する条件下で実験を実施した結果について述べる。セルフウェステージ率に及ぼす初期貫通欠陥形状(微細円孔,疲労き裂)による影響は有意ではなく、セルフプラグ現象のメカニズムとして、Na酸化物が介在して、セルフウェステージの進行を阻害するものと推察された。本実験及び既往実験で得られたセルフウェステージ率より、従来の相関式では陽に表れなかった初期のNa温度の影響が明確に現れ、この傾向を基に初期のNa温度を考慮した新相関式を導出した。

Sodium-water reaction caused by failure of the steam generator tube of sodium-cooled fast reactor induce the wastage phenomenon, which has erosive and corrosive feature. In this report, the authors have performed the self-wastage experiments under high sodium temperature condition to evaluate the effect of wastage form/geometry by using two types of initial defect such as the micro fine pinhole and fatigue crack, and water leak rate on self-wastage rate. Based on the consideration of crack type influence, it was confirmed that self-wastage rate did not strongly depend on the initial defect geometry. As a mechanism of the self-plug phenomenon, it is speculated that sodium oxide intervenes and inhibits the progress of self-wastage. The dependence of initial sodium temperature on self-wastage rate was clearly observed, and new self-wastage correlation was derived considering the initial sodium temperature.