Compatibility of Fe-Cr-Al alloys with liquid bismuth

Fe-Cr-Al合金の液体ビスマスとの共存性について

古川 智弘  ; 高井 俊秀  ; 渡辺 茂樹*; 石岡 典子*

Furukawa, Tomohiro; Takai, Toshihide; Watanabe, Shigeki*; Ishioka, Noriko*

近年、われわれはがん治療用アスタチン211の連続製造を可能にする液体ビスマス標的システムの開発研究を開始した。Fe-Cr-Al合金は、このシステムの候補標的窓の一つである。本研究では、液体ビスマス中における候補標的窓の耐食性を明らかにすることを目的に、複数のFe-Cr-Al合金およびその比較対象材料について高温でのビスマス中腐食試験を実施した。ビスマス中腐食試験は、アルゴンガス流雰囲気下で、つまり熱力学的には飽和溶存酸素濃度条件で実施し、試験温度と浸漬時間はそれぞれ500C、500時間である。浸漬後の各種材料の分析の結果、液体ビスマス中での腐食挙動は、ADSや高速炉の候補冷却材である鉛ビスマス共晶合金中での挙動と同様に評価できることがわかった。

Authors have started the development of liquid bismuth target system for continuous production of therapeutic radionuclide astatine-211 as an application of liquid metal technology cultivated in above research and development, in recent years. Fe-Cr-Al alloy is one of the candidates of the target window in this system. In order to clarify the corrosion of the target window in pure liquid bismuth, the exposure test at elevated temperature was done for Fe-Cr-Al alloys and their references. The test was conducted under argon gas flow, i.e. saturated dissolved oxygen condition in theory. The temperature and exposure time were 500C and 500 hours, respectively. Results of metallurgical examination after the exposure, it was concluded that the corrosion behavior was basically equivalent to that in lead-bismuth eutectic, which is the candidate coolant of heavy metal cooled fast reactors and accelerator driven systems.