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報告書

Study on Pb-Bi Corrosion of Structural and Fuel Cladding Materials for Nuclear Applications (2) -Part I. Stability of Oxide Layer Formed on High-Chromium Steels in LBE under Oxygen Content and Temperature Fluctuation-

M$"u$ller, G.*; Schumacher, G.*; Heinzel, A.*; Weisenburger, A.*; Zimmermann, F.*; 古川 智弘; 青砥 紀身

JNC TY9400 2005-021, 33 Pages, 2005/08

JNC-TY9400-2005-021.pdf:2.69MB

炉内燃料被覆管のHot Spotおよび冷却系酸素濃度制御喪失条件をイメージした温度および溶存酸素濃度変動鉛ビスマス(LBE)条件下におけるP122(12Cr鋼)とその溶接継手およびODS鋼上に形成された保護性酸化層の挙動について調べた。酸素濃度変動試験では、800h毎に溶存酸素濃度を10$$^{-6}$$ and 10$$^{-8}$$wt%に繰り返した550$$^{circ}$$CのLBE中 で、12Cr鋼母材とその溶接継手を対象に4,000hの浸漬を実施した。その結果、10$$^{-6}$$wt%一定酸素濃度条件下のケースと同様に、保護性スピネル層が12Cr鋼母材およびその溶接継手上に安定形成していることが確認された。800h毎にLBE温度を550$$^{circ}$$Cと650$$^{circ}$$Cに繰り返した温度変動試験($$sim$$4,800h)では、10$$^{-6}$$wt%で実施したGESA表面改質ODS鋼でのみ満足する腐食抑制効果観察された。10$$^{-6}$$wt%および10$$^{-8}$$wt%の酸素濃度条件で実施したODS受入材の4,800hの温度変動試験では、650$$^{circ}$$C温度固定の同鋼の腐食試験結果と同様に、Dissolution Attackが観察された。10$$^{-8}$$wt%の酸素濃度条件で実施したGESA表面改質材表面には安定なアルミナ層が形成できずに腐食が発生した。

論文

Effect of oxygen concentration and temperature on compatibility of ODS steel with liquid, Stagnant Pb$$_{45}$$Bi$$_{55}$$

古川 智弘; M$"u$ller, G.*; Schumacher, G.*; Weisenburger, A.*; Heinzel, A.*; 青砥 紀身

Journal of Nuclear Materials, 335(2), p.189 - 193, 2004/11

https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2004.07.016
 被引用回数：37 パーセンタイル：89.67(Materials Science, Multidisciplinary)

鉛ビスマス(LBE)中における鉄鋼材料の腐食挙動に及ぼすLBE中酸素濃度の影響を調べるために、10-4、10-6および10-8wt%の酸素を含有した500Cから650$$^{circ}$$CのLBE中で10000時間までのODS鋼の腐食試験を実施した。その結果、550$$^{circ}$$C以下の10-6wt%の酸素含有LBE中では母相上にスピネル層が形成しており腐食抑制効果が観察された。600Cの10-4および10-6wt%の酸素含有LBE中では液体金属腐食が複数の場所で観察された。一方、650$$^{circ}$$Cの10-8wt%酸素含有LBE中では酸化皮膜が母相上に形成されていないものの、液体金属腐食の挙動が観察されず健全であった。

論文

Corrosion Behavior of FBR Candidate Materials in Stagnant Pb-Bi at Elevated Temperature Corrosion Behavior of FBR Candidate Materials in Stagnant Pb-Bi at Elevated Temperature

古川 智弘; M$"u$ller, G.*; Schumacher, G.*; Weisenburger, A.*; Heinzel, A.*; 他2名*

Journal of Nuclear Science and Technology, 41(3), p.265 - 270, 2004/03

https://doi.org/10.3327/jnst.41.265
 被引用回数：45 パーセンタイル：92.59(Nuclear Science & Technology)

酸素濃度制御下停留LBE中で国産鉄鋼材料3鋼種の5000時間の腐食試験を実施した。試験後試験片の金属組織観察の結果、ODSおよび12Cr鋼は摂氏550度以下では耐食性が確認された。しかしながら、試験片最外層に形成されるマグネタイト層はLBE中に溶解もしくははく離することがわかった。3鋼種の酸化層の厚さは摂氏600度以上で減少する結果を示した。これは摂氏570度以上で安定酸化物となるウスタイトの形成と関係があると考えられる。

報告書

Study on Pb-Bi Corrosion of Structural and Fuel Cladding Materials for Nuclear Applications, 4; Corrosion investigation of steels at 550 and 650$$^{circ}$$C after 800, 2,000 and 5,000 h of exposure to stagnant liquid Pb-Bi containing 10$$^{-4}$$ and 10$$^{-8}$$ wt% of oxygen

Muller, G.*; Schumacher, G.*; Weisenburger, A.*; Heinzel, A.*; Zimmermann, F.*; 古川 智弘; 青砥 紀身

JNC TY9400 2003-028, 48 Pages, 2004/01

JNC-TY9400-2003-028.pdf:4.51MB

本報告書は、重金属冷却炉への適用が検討されている炉心・構造材料の鉛ビスマス中における耐食性評価に関する第4報である。第1報から第3報では、10の-6乗wt%の酸素を含有する摂氏500度から摂氏650度の停留鉛ビスマス中における316FR、P122(12Cr鋼)およびODS-M鋼の800、2,000、5,000および10,000時間浸漬後の腐食挙動について報告した。本報告書では、これら3鋼種の10の-4乗wt%および10の-8乗wt%の酸素を含有した摂氏550度および摂氏650度の停留鉛ビスマス中における800、2,000および5,000時間浸漬材の腐食挙動について報告する。本研究により得られた主な知見は以下のとおり。1.摂氏550度、酸素濃度10の-4乗wt%の鉛ビスマス中において、316FRおよびP122鋼にはDissolution attackは観察されなかった。これらの試験片表面には、酸素濃度10の-6乗wt%の試験結果と同様に、酸化(保護)皮膜が形成されていた。10の-6乗wt%の酸素濃度条件において、316FR表面には薄いスピネル屑が形成されていたが、本高酸素濃度条件(10の-4乗wt%)の同材上には、複数の層からなる厚い酸化層が形成されていた。なお、両ケースにおいて、酸化層内にLBEは侵入している。10の-8乗wt%の鉛ビスマス中酸素濃度条件下では、試験片表面には酸化(保護)皮膜は観察されず、316FR試験片では120$$mu$$mに達するDissolution attackが観察された。P122では、ほとんど鉛ビスマスによる腐食が観察されていない(2$$mu$$m以下)。2.摂氏650度におけるODS鋼の酸化皮膜は、酸素濃度10の-4乗wt%の鉛ビスマス中では5$$sim$$8$$mu$$mであり、10の-8乗wt%条件下では極わずかであった。10の-4乗wt%条件下の試験材表面には、10の-6乗wt%条件下試験材と同様な損傷を生じていた。10の-8乗wt%下の5,000時間浸漬後には、P122のように3$$mu$$m以下のわずかな腐食が複数の観察位置で認められた。10の-8乗wt%条件下でのDissolution attackの程度は、10の-4乗wt%や10の-6乗wt%試験材のそれらに比べて少なかった。

報告書

Study on Pb-Bi Corrosion of Structural and Fuel Cladding Materials for Nuclear Applications,3; Corrosion investigation of steels between 500 and 650$$^{circ}$$C during 10,000 h of exposure to stagnant liquid Pb-Bi containing 10$$^{-6}$$ wt% of oxygen

Muller, G.*; Schumacher, G.*; Weisenburger, A.*; Heinzel, A.*; Zimmermann, F.*; 古川 智弘; 青砥 紀身

JNC TY9400 2003-026, 58 Pages, 2004/01

JNC-TY9400-2003-026.pdf:2.25MB

本報告書は、重金属冷却炉への適用が検討されている炉心・構造材料の鉛ビスマス中における耐食性評価に関する第3報である。第1報および第2報では、10-6wt%の酸素を含有する500$$^{circ}$$Cから650$$^{circ}$$Cの停留鉛ビスマス中における316FR、P122(12Cr鋼)およびODS-M鋼の800、2,000および5,000時間浸漬後の腐食挙動について報告した。本報告書では、これらの試験結果を含め、10,000時間までのこれら3鋼種の腐食挙動について報告する。500$$^{circ}$$Cおよび550$$^{circ}$$Cの鉛ビスマス中では、マルテンサイト鋼であるP122およびODSの受入材は10,000時間までの浸漬に対して、表面に形成された酸化(保護)皮膜による良好な耐食性を示した。一方、オーステナイト鋼である316FR受入材は5,000時間浸漬後にはその効果が認められなくなった。600$$^{circ}$$Cおよび650$$^{circ}$$Cでは全ての鋼種で酸化皮膜による保護効果が認められなかった。これら3鋼種のアルミニウム表面改質材(GESA材)については、表面のアルミニウム濃度が8$$sim$$15wt%に保たれた場合は、全ての試験ケースで耐食性は良好であった。

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