Characterization of mechanical strain induced by lead-bismuth eutectic (LBE) freezing in stainless steel cup

ステンレス容器中で固化した鉛ビスマス共晶合金(LBE)によって発生する機械的歪みの評価

大平 直也*; 斎藤 滋   

Ohdaira, Naoya*; Saito, Shigeru

鉛ビスマス共晶合金(LBE)は高速炉や加速器駆動炉(ADS)の冷却材の候補である。フリーズシールバルブはこれらのシステムに受動的安全性を付加する機器と考えられている。一方、LBEは固化後に膨張する材料として知られており、LBE膨張により配管内に生じる応力を定量的に評価することが必要である。多くの研究者がこの膨張に関するデータを報告しているが、LBE膨張による歪みの評価はほとんど無い。そこでステンレス容器を用いたひずみ測定と応力評価、並びに光学顕微鏡による組織観察を行った。その結果、室温以上の温度で保持することが配管の歪みを大きく低減する有効な方法であることが示された。

Lead-bismuth eutectic (LBE) is a candidate liquid metal coolant for a fast reactor, especially accelerator driven system (ADS). Freeze sealed valve is a candidate design to be possible to add passive safety to the reactor. On the other hand, since LBE is known that it causes expansion after its solidification, quantitative evaluation of the stress to the pipe produced by the LBE expansion should be considered. Many researchers produced related data for the expansion, however, evaluations of the strain by LBE expansion was barely reported. Therefore, the strain measurement using a stainless steel cup and the stress evaluation was performed together with visual observation using an optical microscopy. The results indicated keeping above room temperature (RT) was a significantly effective way to reduce the strain to the pipe.