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論文

Viscosities of molten B$$_{4}$$C-stainless steel alloys

西 剛史*; 佐藤 理花*; 太田 弘道*; 小久保 宏紀*; 山野 秀将

Journal of Nuclear Materials, 552, p.153002_1 - 153002_7, 2021/08

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Materials Science, Multidisciplinary)

炭化ホウ素とステンレス鋼の溶融合金(B$$_{4}$$C-SS)の高精度の物性測定はナトリウム冷却高速炉の炉心損傷事故解析や福島第一原子力発電所で見られたように沸騰軽水炉(BWR)のシビアアクシデント解析に必須である。しかしながら、実験的に困難であるが故、B$$_{4}$$C-SS溶融合金の高精度な粘度データはない。本研究では、溶融ステンレス鋼(SUS316L), 2.5mass%B$$_{4}$$C-SS, 5.0mass%B$$_{4}$$C-SS, 7.0mass%B$$_{4}$$C-SSの粘度をそれぞれ1693-1793K, 1613-1793K, 1613-1793K、及び1713-1793Kの温度範囲で回転るつぼ振動法により計測した。この粘度はB$$_{4}$$C濃度が0から7%までに上昇するにつれて増加した。1713-1793Kの温度範囲で2.5mass%B$$_{4}$$C-SS, 5.0mass%B$$_{4}$$C-SS, 7.0mass%B$$_{4}$$C-SSの実験データを用いて、B$$_{4}$$C-SSの粘度評価式を求めた。また、B$$_{4}$$C-SSの粘度の計測誤差は8%以下だった。

論文

Study on eutectic melting behavior of control rod materials in core disruptive accidents of sodium-cooled fast reactors, 4; Effect of B$$_{4}$$C addition on viscosity of austenitic stainless steel in liquid state

太田 弘道*; 小久保 宏紀*; 西 剛史*; 山野 秀将

Proceedings of International Nuclear Fuel Cycle Conference / Light Water Reactor Fuel Performance Conference (Global/Top Fuel 2019) (USB Flash Drive), p.858 - 860, 2019/09

粘度計測装置を開発した。ステンレス鋼(SS)合金等の低粘度金属の取扱は難しいことから、高温溶融合金の粘度測定は難しいことが知られている。本研究では最初の段階として、溶融ニッケル(Ni)とステンレス鋼の粘度を、高温溶融合金の計測に適したるつぼ回転振動法により計測し、粘度計測装置の性能を確認している。溶融金属を入れたつるぼを吊るし、電磁的回転振動を与えたが、溶融金属の摩擦により、振動は弱まった。粘度は振動時間と対数減少から判断される。るつぼは、ミラーブロック,アルミ製の慣性ディスクに接続されており、全体は白金-ロジウム合金製のワイヤで吊られている。レーザー光線をミラーに照射し、その反射光を光センサで検知し、その後、溶融金属の対数減少を決定した。溶融Niと溶融SSの粘度は1823Kであった。この結果における溶融Ni及びSSの粘度数値は、溶融Ni及びSSの文献値に近く、この計測装置を使って溶融合金の粘度を計測する。溶融SS合金の粘度の濃度依存性は今後明らかにされる。

論文

ステンレス鋼-B$$_{4}$$C溶融混合物の系統的な粘度測定を目指したニッケルおよびステンレス鋼の粘度測定

小久保 宏紀*; 西 剛史*; 太田 弘道*; 山野 秀将

日本金属学会誌, 82(10), p.400 - 402, 2018/09

 被引用回数:2 パーセンタイル:19.72(Metallurgy & Metallurgical Engineering)

ナトリウム冷却高速炉のシビアアクシデント評価手法の改良のため、ステンレス鋼と炭化ホウ素(SUS316L+B$$_{4}$$C合金)で構成される溶融混合物の粘度を取得することは重要である。本研究では、最初の段階として粘度計測装置の性能確認のため、溶融ニッケル(Ni)とステンレス鋼(SUS316L)の粘度を、るつぼ回転振動法により計測することにした。溶融NiとSUS316Lの粘度は1823Kまでを測定した。測定値のバラつきから、溶融NiとSUS316Lの測定誤差はそれぞれ$$pm$$4%と$$pm$$3%であった。また、溶融NiとSUS316Lの測定値は同様の組成をもつ文献値に近いことが分かった。さらに、SUS316L-B$$_{4}$$C合金の粘度も暫定的に計測できた。本研究によりNiとSUS316Lの粘度のフィッテイング式を得た。

口頭

るつぼ回転粘度計による溶融ステンレス鋼の粘度測定装置の整備

小久保 宏紀*; 太田 弘道*; 西 剛史*; 山野 秀将

no journal, , 

炭化ホウ素(B$$_{2}$$C)とステンレス鋼(SS)の溶融混合物の粘度データはシビアアクシデント解析に必要不可欠である。本研究では、その粘度を計測するために、まず母合金であるSUS316Lを用いて、るつぼ回転粘度計を整備した。

口頭

Development of the viscosity measurement apparatus of molten nickel and stainless steel

小久保 宏紀*; 西 剛史*; 太田 弘道*; 山野 秀将

no journal, , 

炭化ホウ素(B$$_{2}$$C)とステンレス鋼(SS)の溶融混合物の粘度データはシビアアクシデント解析に必要不可欠である。本研究では、その粘度を計測するために、まず母合金であるステンレス鋼及びニッケルを用いて、粘度計測装置を整備した。

口頭

Viscosities of stainless steel and boron carbide alloy melts

西 剛史*; 太田 弘道*; 小久保 宏紀*; 山野 秀将

no journal, , 

ステンレス鋼(SS)とB$$_{4}$$Cの合金融体に対して、SS+5mass%B$$_{4}$$CとSS+10mass%B$$_{4}$$Cの融体の粘度測定をそれぞれ1713Kから1823Kまで、1773K$$sim$$1813Kの温度範囲で実施した。その結果、両者の粘度には違いがなかった。さらに、これらの粘度に対してアレニウス型の相関式を得た。SS融体よりSS+B$$_{4}$$C合金融体の粘度は高いことがわかった。SS+B$$_{4}$$C合金融体の粘度はB$$_{4}$$C成分が増加するにつれて増加することが想定される。

口頭

ナトリウム冷却高速炉の炉心損傷事故時の制御棒材の共晶溶融挙動に関する研究,15; 7mass%B$$_{4}$$C-SS共晶溶融物の粘度測定

西 剛史*; 小久保 宏紀*; 高塚 祐理子*; 太田 弘道*; 山野 秀将

no journal, , 

炭化ホウ素(B$$_{4}$$C)とステンレス鋼(SS)の溶融混合物の粘度データはシビアアクシデント解析に必要不可欠である。本研究では、平成29, 30年度に報告した5mass%, 10mass% B$$_{4}$$C-SS共晶溶融物の粘度測定に続き、7mass% B$$_{4}$$C-SS共晶溶融物の粘度測定を実施し、データの検証を実施したので報告する。

口頭

SS-B$$_{4}$$C溶融混合物の粘度測定

小久保 宏紀*; 西 剛史*; 太田 弘道*; 高塚 祐理子*; 山野 秀将

no journal, , 

溶融合金の高温での粘性測定は、低粘性液体(SS-B$$_{4}$$C合金等)の取扱いが難しいことから複雑である。本研究では、るつぼ回転振動法を用い溶融ニッケル(Ni)及びステンレス鋼(SS)を測定し粘性測定装置の性能を確認した。これは高温溶融合金に適している手法で、溶融金属が入ったるつぼを吊るし、電磁気的に回転振動を加えた。溶融金属の摩擦により振動は減衰する。溶融金属の粘性は振動時間及び対数減少から測定した。るつぼはミラーブロック及びアルミ製の慣性ディスクにつなぎ、白金-13%ロジウム合金製のワイヤで吊し、そのミラーの照射にはレーザー光を用いた。溶融金属の対数減少は光検知器で反射光を検知して測定した。溶融Niと溶融SSの粘性は最大1823Kと測定された。これにより、溶融Ni及びSSの粘性値は文献値に近いことがわかった。本研究では溶融SS-B$$_{4}$$Cの粘性を測定したが、溶融SS-B$$_{4}$$C合金の粘性に依存するB$$_{4}$$C混合物はまだ明らかになっていない。

口頭

Viscosity measurements of molten stainless-steel containing boron-carbide

西 剛史*; 太田 弘道*; 小久保 宏紀*; 佐藤 理花*; 山野 秀将

no journal, , 

本研究では、溶融SS(SUS316L)合金の粘度(2.5mass%B$$_{4}$$C-SS,5.0mass%B$$_{4}$$C-SS,7.0mass%B$$_{4}$$C-SS,10mass%B$$_{4}$$C-SS)をるつぼ回転振動法により、それぞれ1613-1793K, 1713-1793K, 1793-1823Kの温度範囲で粘度を測定した。その結果、粘度は0-7.0mass%の範囲でB$$_{4}$$C成分の増加につれて増加した。溶融B$$_{4}$$C-SS合金の粘度評価式は、1713-1793Kの温度範囲の2.5mass%, 5.0mass%, 7.0mass%の溶融B$$_{4}$$C-SS合金の実験データから、以下とした。y=Ax+B, A=0.0302, B=-9.881$$times$$10$$^{-4}$$T+2.546。ただし、xはB$$_{4}$$C成分、Tは温度である。本評価式の不確かさは2.5%である。

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