Effect of boron carbide addition on liquidus temperature and thermophysical properties of austenitic stainless steel in a liquid state

炭化ホウ素追加による液相線温度及びオーステナイト系ステンレス鋼の液相熱物性への影響

福山 博之*; 東 英生*; 山野 秀将   

Fukuyama, Hiroyuki*; Higashi, Hideo*; Yamano, Hidemasa

SFRを含む原子力発電プラントにおけるシビアアクシデント状態での炉心溶融メカニズムに対するコンピュータシミュレーションコードの開発には、316Lステンレス鋼(SS)と制御棒材料(BC)の溶融混合物の熱物理特性が必要となる。このため、われわれはまずSS-BC混合物の液相温度を示差走査熱量測定法(DSC)を用いてBCの10mass%まで測定した。このデータを元に、溶融SS-BC混合物の熱物性を、電磁浮遊装置,超電導磁石,レーザー加熱系,高速度カメラ,データロギングシステム、及びガス系から構成される超高温熱物性計測システムを用いて計測した。溶融混合物の高精度な密度,表面張力,垂直分光放射率,比熱容量、及び熱伝導率を、様々な温度分布にわたり非接触で計測した。本論文は、プロジェクトにおいて最近更新された液相温度及び熱物性を提供する。

Thermophysical properties of molten mixture of 316L stainless steel (SS) and control-rod material (BC) are necessary for the development of computer simulation codes that describe core degradation mechanisms during severe accidents in nuclear power plants involving sodium-cooled fast reactors. To satisfy this demand, the present authors first measured the liquidus temperatures of the SS-BC mixtures up to 10 mass% of BC by using differential scanning calorimetry (DSC). Based on these data, the thermophysical properties of the molten SS-BC mixtures were measured by using a noncontact high-temperature thermophysical property measurement system, which consists of an electromagnetic levitator, a superconducting magnet, a laser-heating system, a high-speed charge-coupled-device camera, a data-logging system, and a gas-control system. The density, surface tension, normal spectral emissivity, specific heat capacity, and thermal conductivity of molten mixtures were measured over a wide temperature range with high accuracy in a noncontact way. This paper provides the liquidus temperatures and thermophysical properties recently updated in the project.