Precise measurement of superconducting cavity movement in cryomodule by the position monitor using white light interferometer

阪井 寛志*; 青戸 智浩*; 江並 和宏*; 古屋 貴章*; 佐藤 昌人*; 篠江 憲治*; 梅森 健成*; 沢村 勝; Cenni, E.*; 林 恭平*; et al.

Proceedings of 16th International Conference on RF Superconductivity (SRF 2013) (Internet), p.291 - 296, 2014/02

http://accelconf.web.cern.ch/AccelConf/SRF2013/papers/mop069.pdf

超伝導空洞のアライメントはリニアコライダーやERL, X-FELのような次世代光源の重要開発項目の1つである。液体ヘリウム温度まで冷却するときの空洞変位をより精密に測定するため、我々は白色干渉計を用いた位置モニターを開発した。この位置モニターは測定ターゲットと参照点との干渉を測定することにより位置を測定している。この測定においてはクライオモジュールの外側から測定することができる。このシステムをコンパクトERLの主加速器モジュールに取付け2Kまでの冷却において10ミクロンの精度で変位を測定することができた。

Oxidation behaviour of P122 and a 9Cr-2W ODS steel at 550C in oxygen-containing flowing lead-bismuth eutectic

Schroer, C.*; Konys, J.*; 古川 智弘; 青砥 紀身

Journal of Nuclear Materials, 398(1-3), p.109 - 115, 2010/03

https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2009.10.019

12Cr-2Wフェライト/マルテンサイト鋼P122及び9Cr-2WODS鋼について、ドイツ・カールスルーエ研究所が所有する流動鉛ビスマス試験装置CORRIDAを用いて長時間の腐食試験を実施した。試験温度及び試験部流速は、550C, 2m/secであり、鉛ビスマス中の溶存酸素濃度制御目標値は10mass%である。溶存酸素濃度制御の初期問題により、一部の試験片は種々の溶存酸素濃度条件に曝され、一時的にではあるが10mass%を記録したものの、平均の溶存酸素濃度としては1.610mass%Oで推移した。1.610mass%O条件下において、P122は最大10,000h, ODS鋼は最大20,000hの浸漬を行った。本試験条件において、両鋼種は、鋼表面に形成されたスピネル型酸化物からなる酸化層と部分的に形成された内部酸化層によって保護されていた。両鋼種の減肉量を評価するために、表面酸化層の厚さを計測した。10mass%の酸素濃度条件下では、浸漬時間に対して対数近似則及び累乗近似則で減肉量をうまく表現することがわかった。

Corrosion behavior of high chromium alloys in flowing LBE at 550C under active oxygen control

古川 智弘; Konys, J.*; Mller, G.*; 青砥 紀身

鉛ビスマス利用技術ハンドブック(CD-ROM), 21 Pages, 2007/03

酸素濃度制御した550C流動鉛ビスマス中における高クロム鋼の腐食特性に関する報告である。試験材は12Cr鋼と9Cr-ODS鋼の2鋼種で、550C,2m/secの流動鉛ビスマス中にて最長5,000時間の腐食試験を実施した。試験中は、10mass%を目標にAr-H/HO混合ガス通気(一時的に空気通気)による酸素濃度制御を実施した。800時間及び2000時間経過時に試験片を取り出し、鉛ビスマス接液部近傍を対象に電子顕微鏡による組織観察を実施した結果、両鋼ともに保護性酸化皮膜が安定に形成されており、良好な耐食性を示すことが確認された。なお、本発表は、2004年11月の日本原子力学会第13回液体重金属利用技術研究専門委員会において口頭発表したものであるが、今回「鉛ビスマス利用技術ハンドブック」に掲載されることとなったことから、改めて外部発表登録するものである。

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-

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

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 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。

Study on Pb-Bi Corrosion of Structural and Fuel Cladding Materials for Nuclear Applications (2); Part II. Exposure of Weld P122 in Oxygen Containing Flowing LBE at 550C for 5,000h

Schroer, C.*; Voss, Z.*; Wedemeyer, O.*; Novotny, J.*; Konys, J.*; Heinzel, A.*; Weisenburger, A.*; Mller, G.*; 古川 智弘; 青砥 紀身

JNC TY9400 2005-019, 26 Pages, 2005/08

JNC-TY9400-2005-019.pdf:5.04MB

本報告書は、P122(12Cr-2W)鋼TIG溶接継手の550C酸素濃度制御流動鉛ビスマス(LBE)中における800h、2,000hおよび5,000hの腐食試験結果についてまとめたものである。LBE流速および溶存酸素濃度は、それぞれ2m/s、510 mass-% (a = 10)である。鋼材の腐食に及ぼすアルミニウムによる表面改質(GESA処理)効果についても評価を実施した。溶接継手の腐食挙動は、定性的にも定量的にもの熱処理が行われた母材のそれと同等であった。ごく一部に母材のそれとは異なる結果が得られたが、供試材の問題であると考えられた。溶接部のGESA処理部分には、高温酸化、液体金属腐食ともに観察されず、良好な耐食性が観察された。

Corrosion behavior of high chromium steels in flowing lead-bismuth at 823K underactive oxygen control

古川 智弘; Konys, J.*; Mller, G.*; 青砥 紀身

Proceedings of 13th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-13), 0 Pages, 2005/05

2種の高クロムマルテンサイト鋼(12Cr鋼、ODS(M))の酸素濃度制御823K流動鉛ビスマス中における5,000hまでの腐食試験を実施した。鉛ビスマス中の溶解酸素濃度の制御は、鉛ビスマス中へのH2/H2O混合ガスのバブリングにより試みた。しかしながら、酸素センサーによる測定結果は、目標値(10-6wt%)に対して試験開始から連続して低下し続け、一時的にマグネタイト形成に必要な酸素濃度を下回った。このため、約3500h以降は、部分的にAr-Air混合ガスをLBE中に注入することにより、目標値近傍に酸素濃度を制御した。この鉛ビスマス条件下に曝された両鋼は、おおよそ同様な腐食挙動を示した。800hおよび2,000h終了後の試験片の観察の結果、部分的にFe、CrおよびOから成るスピネル酸化物が形成され、5,000h浸漬後にはこの酸化物が連続的に試験片表面に形成されていた。酸化皮膜の成長厚さを調べた結果、本試験条件では、800h以降、大きな成長は観察されず、酸化皮膜形成による良好な耐食性が両鋼ともに観察された。さらに、本試験条件下では、材料構成元素の鉛ビスマス中への直接溶解やエロージョンは観察されなかった。

High temperature behavior of Na-Fe oxides in HO+CO atmosphere

黄 錦涛; 古川 智弘; 青砥 紀身

Journal of Physics and Chemistry of Solids, 66(2-4), p.388 - 391, 2005/02

https://doi.org/10.1016/j.jpcs.2004.06.084

HO+CO環境におけるナトリウム鉄複合物の平行状態を新たに作成したNa-Fe-O-H-C系ユーザーデータベースを用いて評価した。水蒸気と二酸化炭素を含む大気環境下では、NaOHまたはNaCOとともに、NaFeOが安定な化合物として存在することが示された。しかしながら、ガス導入型高温質量分析計による実験では、二酸化炭素とナトリウム鉄複合酸化物の反応速度が非常に低いことが示された。

高速増殖炉サイクルの実用化戦略調査研究フェーズII中間報告; 原子炉プラントシステム技術検討書

此村 守; 小川 隆; 岡野 靖; 山口 浩之; 村上 勤; 高木 直行; 西口 洋平; 杉野 和輝; 永沼 正行; 菱田 正彦; et al.

JNC TN9400 2004-035, 2071 Pages, 2004/06

JNC-TN9400-2004-035.pdf:76.42MB

ナトリウム冷却炉、鉛ビスマス冷却炉、ヘリウムガス冷却炉及び水冷却炉について、革新技術を導入し炉型の特徴を活かした炉システム概念を構築し、その概念の成立の見通しを得るための検討を行うとともに、設計要求への適合性を評価した。その結果、2015年頃に高速増殖炉技術を実用化するためには、現状の知見で課題とされた項目で画期的な技術革新がないかぎり、ナトリウムを冷却材して選択することが合理的であることが明らかとなった。

酸素濃度制御下LBE中溶解度特性評価に関する研究; 液体LBE中の溶解酸素の分析とポテンシャル測定(平成15年度共同研究成果報告書)

大石 敏雄*; 古川 智弘; 青砥 紀身

JNC TY9400 2004-021, 37 Pages, 2004/03

JNC-TY9400-2004-021.pdf:1.88MB

高温鉛ビスマス中共晶合金中における鉄鋼材料構成元素(Fe, Cr, Ni等)およびガス成分(O, C等)の溶解度測定データを取得するために、鉛ビスマス中酸素濃度と酸素分圧測定技術確立に向けた研究を実施した。

Study on Pb-Bi Corrosion of Structural and Fuel Cladding Materials for Nuclear Applications, 4; Corrosion investigation of steels at 550 and 650C after 800, 2,000 and 5,000 h of exposure to stagnant liquid Pb-Bi containing 10 and 10 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。