鉛ビスマス高温腐食ループ(OLLOCHI)の開発

Development of high temperature LBE corrosion test loop "OLLOCHI"

斎藤 滋   ; Wan, T.*; 大久保 成彰   ; 北 智士*; 大林 寛生  ; 佐々 敏信   

Saito, Shigeru; Wan, T.*; Okubo, Nariaki; Kita, Satoshi*; Obayashi, Hironari; Sasa, Toshinobu

長寿命放射性廃棄物の核変換を実現するため、日本原子力研究開発機構(JAEA)が研究を進めている加速器駆動システム(ADS; Accelerator Driven System)では、核破砕ターゲット及び未臨界炉心冷却材として鉛ビスマス共晶合金(LBE; Lead-Bismuth Eutectic alloy)を採用している。ADSとともに、将来のADSの開発に向けて材料照射データベースを構築するためJ-PARCで検討を進めている陽子照射施設を実現するためには、LBEを安全に利用するために解決すべき課題が多い。特に、T91(改良9Cr-1Mo鋼)やSUS316LなどのADSの主要な鋼材に対して、400-550Cの温度範囲におけるLBE流動下の腐食データは、ADSや陽子照射施設の設計に不可欠である。その際、鋼材の腐食抑制に大きく影響するLBE中酸素濃度も腐食データベースの重要なパラメータとなる。そこで、JAEAはLBEと鋼材の共存性試験並びにLBE取扱いに関連した技術開発を目的として、"OLLOCHI(Oxygen-controlled LBE LOop for Corrosion tests in HIgh-temperature)"と名付けた大型の腐食試験ループを新たに製作した。OLLOCHIはLBE中酸素濃度を自動調整する機能を有し、高温部及び低温部の最高使用温度はそれぞれ550C、450Cであり、ADSの設計値を包含するように設定している。2,000時間以上に及ぶループの特性試験の結果、設計通りの性能を発揮することが確認された。本報告書ではOLLOCHIの概要と各機器の詳細、特性試験結果ならびに今後の試験計画について述べる。

Lead-bismuth eutectic alloy (LBE) is a major candidate for a spallation target material and core coolant of an accelerator driven system (ADS) which has been developed in the Japan Atomic Energy Agency (JAEA) to transmute high-level radioactive wastes. A proton irradiation facility to build a material irradiation database for future ADS development is under considering in the J-PARC. To realize both the ADS and the above-mentioned facility, there are many issues on operational safety of LBE to be solved. Especially, corrosion data for the major materials such as T91 (Modified 9Cr-1Mo steel) and SS316L at the temperature range between 400 and 550 C under the conditions of flowing LBE with a controlled oxygen are not sufficient to design the ADS and the facility. JAEA developed a new large-scale corrosion test loop named "OLLOCHI (Oxygen-controlled LBE LOop for Corrosion tests in HIgh-temperature)" aiming to perform the compatibility tests between the LBE and the steels, as well as to develop the LBE operation technology. OLLOCHI has a function to automatically control the oxygen concentration in LBE. The maximum temperature at the regions of high-temperature and low-temperature of the OLLOCHI are 550 C and 450 C respectively to cover the ADS designed condition. As a result of 2,000 hours operation, it was demonstrated that the OLLOCHI showed the designed performance. In this report, outline of the OLLOCHI, details of the components, results of characteristic tests, and the future experimental plan are described.