Hydrogen absorption behavior of the R-SUS304ULC/Ta/Zr dissimilar metal joint under NaOH immersion

水酸化ナトリウム浸漬環境におけるR-SUS304ULC/Ta/Zr異種金属接合継手の水素吸収挙動

石島 暖大 ; 上野 文義  ; 阿部 仁 ; 五十嵐 誉廣  

Ishijima, Yasuhiro; Ueno, Fumiyoshi; Abe, Hitoshi; Igarashi, Takahiro

商用使用済核燃料再処理施設では、ZrとR-SUS304ULCの配管を、R-SUS304ULCとZrの間にTaを挟み爆着接合した継手により接合している。一方、Taは、再処理施設の機器の除染に使用されるNaOH水溶液中で水素発生により腐食する。このため、水素吸収による接合部の水素脆化が懸念される。しかし、このような継手の水素吸収挙動に関する研究は少なく、様々な除染条件下で継手が吸収する水素量を評価することは困難である。本研究では、水素吸収挙動に及ぼす浸漬環境の影響を調べるため、NaOH水溶液中への継手の浸漬試験を、水素吸収環境を調べるために電気化学測定を行った。その結果、接合部のTaへの水素吸収量は、浸漬時間にかかわらず、純Taに比べ減少した。また、R-SUS304ULCまたはZrと接続したTaのガルバニック電流測定により、NaOH溶液中では水素発生反応がR-SUS304ULCとZr表面に分離し、Taの水素吸収が抑制されていることが明らかとなった。

In reprocessing plants of Japan, Zr and R-SUS304ULC piping are connected by a joint formed by explosive bonding with Ta sandwiched between R-SUS304ULC and Zr. The other hands, Ta corrodes with hydrogen evolution in NaOH solutions, which are used to decontaminate the equipment in reprocessing plants. This has led to concerns about hydrogen embrittlement of the joints via hydrogen absorption. However, there is a lack of studies on the hydrogen absorption behavior of such joints, and it is difficult to evaluate the amount of hydrogen absorbed by the joints under various decontamination conditions. In this study, immersion tests were conducted to the joint in NaOH solution to evaluate hydrogen absorption. Electrochemical measurements were conducted to examine the hydrogen absorption environment. The results showed that the amount of hydrogen absorbed into Ta in the joints decreased compared with that in pure Ta. The galvanic current measurements of Ta connected with R-SUS304ULC or Zr in NaOH solution indicated that the hydrogen evolution reaction was separated to the R-SUS304ULC and Zr surfaces and that the hydrogen absorption of Ta was suppressed.