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Mller, 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
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 and 10wt%に繰り返した550C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、10wt%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550Cと650Cに繰り返した温度変動試験(4,800h)では、10wt%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。10wt%および10wt%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、650C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。10wt%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。
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
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120m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(2m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58m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3m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。
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
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500Cから650C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。500Cおよび550C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。600Cおよび650C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815wt%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。
Georg Muller*; Gustav Schumache*; Alfons Weisenbur*; Annette Heinzel*; Zimmermann, F.*; 古川 智弘; 青砥 紀身
JNC TY9400 2002-023, 28 Pages, 2002/12
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Georg Muller*; Gustav Schumache*; Alfons Weisenbur*; Annette Heinzel*; Zimmermann, F.*; 古川 智弘; 青砥 紀身
JNC TY9400 2002-016, 77 Pages, 2002/06
重金属冷却炉の開発の中の主要課題の一つは、原子炉構造および燃料材料と冷却材との共存性である。冷却材として適用が検討されている鉛合金は、原子炉内の冷却材循環温度下で鋼材の成分溶出によって鋼材を腐食させる。国産3鋼種オリジナル材料(316FR、P122およびODS)およびGESA処理と称するそれらにアルミニウム溶射を施した材料の高温鉛ビスマス(LBE)中での腐食挙動を評価するために、10wt%の酸素濃度制御下で800hおよび2,000hの停留LBE中腐食試験を実施した。本研究により得られた結果は以下のとおり。(1)500度Cおよび550CのLBEに浸漬したオリジナル材3鋼種の表面には、保護酸化皮膜が形成されていた。(2)600度C以上のLBEに浸漬したこれら3鋼種の酸化挙動には変化が認められ、皮膜が非常に薄くなっていた。そして、接液表面にLBEによる腐食が観察された。その状況は316FRおよびODSでは800h浸漬試験材から認められ、P122では2,000h浸漬で認められた。(3)GESA処理材は、全温度において腐食が観察されず、良い耐食性を示していた。Al溶射部には幾つかの微小き裂が観察されたが、オリジナル材で認められたような腐食は観察されなかった。この微小き裂はCr-Alスピネル型化合物で満たされていた。