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広田 憲亮; 中野 寛子; 武田 遼真; 井手 広史; 土谷 邦彦; 小林 能直*
材料の科学と工学, 61(6), p.248 - 252, 2024/12
SUS304Lステンレス鋼の0.2%耐力に関する比較分析により、ひずみ速度が低下するほど、温度が上昇するほど、0.2%耐力は著しく低下することが明らかとなった。一方で結晶粒径を68.6
mから0.59mに微細化した場合における低ひずみ速度下での0.2%耐力への強度低下率の影響は小さかった。しかし、結晶粒微細化は、室温に比べて原子炉運転温度下での0.2%耐力低下には影響を及ぼした。粒内応力腐食割れ(SCC)を促進する条件下での低ひずみ速度引張試験では、28.4m以下の結晶粒径を持つSUS304Lに対しては、原子炉運転温度下での破断ひずみと同等の値を示したが、粗粒のSUS304Lでは破断ひずみが低下した。微細構造解析では、より結晶粒が微細な材料で87%以上の延性破面が観察され、特に0.59mの結晶粒径を持つSUS304Lでは{111}/
3粒界が数多く存在する一方で、結晶粒径が大きくなるにつれてその割合が減少していた。これらの結果は、結晶粒微細化により、{111}/3粒界の増加を通じて、腐食の進行が遅延し、粒内SCCが抑制されたことを示唆している。
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線ラジオリシス影響下における格納容器系統内広域防食の実現; ナノバブルを用いた新規防食技術の開発(委託研究); 令和4年度英知を結集した原子力科学技術・人材育成推進事業廃炉環境国際共同研究センター; 東北大学*
JAEA-Review 2024-019, 102 Pages, 2024/09
JAEA-Review-2024-019.pdf:4.4MB
日本原子力研究開発機構(JAEA)廃炉環境国際共同研究センター(CLADS)では、令和4年度英知を結集した原子力科学技術・人材育成推進事業(以下、「本事業」という。)を実施している。本事業は、東京電力ホールディングス株式会社福島第一原子力発電所の廃炉等をはじめとした原子力分野の課題解決に貢献するため、国内外の英知を結集し、様々な分野の知見や経験を、従前の機関や分野の壁を越えて緊密に融合・連携させた基礎的・基盤的研究および人材育成を推進することを目的としている。平成30年度の新規採択課題から実施主体を文部科学省からJAEAに移行することで、JAEAとアカデミアとの連携を強化し、廃炉に資する中長期的な研究開発・人材育成をより安定的かつ継続的に実施する体制を構築した。本研究は、令和2年度に採択された研究課題のうち、「//線ラジオリシス影響下における格納容器系統内広域防食の実現:ナノバブルを用いた新規防食技術の開発」の令和2年度から令和4年度分の研究成果について取りまとめたものである。本研究は、デブリの本格的取り出し工程での閉じ込め機能(PCV、負圧維持系等)の経年劣化要因として重要と考えられる腐食を対象としたものである。1F 1
3号機PCV内部における腐食環境の特殊性は、燃料デブリ由来の線/線放出核種の粒子やイオンと構造材料がPCV内の種々の部位で直接接触し得ることに在り、飛程の短い線/線放出核種が接触する局所で、ラジオリシスにより生成する化学種(特にH
O)が局所的に高濃度となれば、当該箇所において鋼材の腐食が大きく加速する可能性が有る。対して、/ラジオリシスを考慮した腐食評価に関する知見が欠けていた。このような背景に鑑みて、本研究では以下の研究成果を得た。(1)線/線/線の影響を網羅したラジオリシス解析モデルを構築した。(2)線放出核種/線放出核種を用いた電気化学試験(ホット試験)ならびにコールド条件での模擬環境腐食試験による系統的な腐食速度データを取得した。
山本 正弘; 入澤 恵理子; 五十嵐 誉廣; 小松 篤史; 加藤 千明; 上野 文義
Proceedings of Annual Congress of the European Federation of Corrosion (EUROCORR 2019) (Internet), 5 Pages, 2019/09
核燃料再処理溶液中で粒界腐食現象を評価した。腐食速度は初期に徐々に増加し、その後定常値に達する。これは初期には粒界部の腐食が進み、その後粒界全体が腐食して粒の脱離が発生するためである。定常的な腐食速度は粒界部の腐食と粒子の脱離を足し合わせた値になる。腐食した試料の表面や断面の観察より、粒界腐食速度は、粒界と粒内の腐食速度の比が重要なパラメータとなり、この比率は個々の粒界ごとに分布が存在していることを明らかにした。以上の結果はセルオートマトン法を用いた粒界シミュレーションモデルに反映された。今回はこれらの結果を報告する。
Wan, T.; 斎藤 滋
Metals, 8(8), p.627_1 - 627_22, 2018/08
被引用回数：21 パーセンタイル：64.75(Materials Science, Multidisciplinary)In this study, an LBE loop referred to as JLBL-1 was used to experimentally study the behavior of 316L SS when subjected to FAC for 3000 h under non-isothermal conditions. An orifice tube specimen, consisting of a straight tube that abruptly narrows and widens at each end, was installed in the loop. The specimen temperature was 450 centigrade, and a temperature difference between the hottest and coldest legs of the loop was 100 centigrade. The oxygen concentration in the LBE was less than 10
wt.%. The Reynolds number in the test specimen was approximately 5.3
10
. The effects of various hydrodynamic parameters on FAC behavior were studied with the assistance of computational fluid dynamics (CFD) analyses, and then a mass transfer study was performed by integrating a corrosion model into the CFD analyses. The results show that the local turbulence level affects the mass concentration distribution in the near-wall region and therefore the mass transfer coefficient across the solid/liquid interface. The corrosion depth was predicted on the basis of the mass transfer coefficient obtained in the numerical simulation and was compared with that obtained in the loop; the two results agreed well.
中野 純一; 三輪 幸夫; 高野 利夫; 塚田 隆
Journal of Nuclear Materials, 329-333(Part1), p.643 - 647, 2004/08
被引用回数：9 パーセンタイル：51.50(Materials Science, Multidisciplinary)照射誘起応力腐食割れ(IASCC)における微量元素の影響を調べるために、高純度のSUS304及び316ステンレス鋼を製作し、SiまたはCを添加した。3.510
n/m
(E
1MeV)の中性子照射後、照射材に対して低ひずみ速度引張試験(SSRT)を561Kの高温水中で行った。SSRT後に試験片の破面観察を走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて行った。中性子フルエンスの増加とともに、ステンレス鋼の降伏応力は増加し、伸びは減少した。SiあるいはMoを含有するステンレス鋼では、6.710
n/mの照射後のSSRTにおいて20%以上の全伸びを示したが、3.510n/mまで照射した全ての試料が降伏応力の増加と10%以下の伸びの低下を示した。SSRT後の破面の粒界型応力腐食割れ(IGSCC)の破面率は中性子フルエンスの増加とともに増加した。Cを含む高純度ステンレス鋼においては、照射硬化が全試料中最大であったにもかかわらず、IGSCC破面率が全試料中最小となり、Cの添加によりIGSCCが抑制された。
倉田 有司; 菊地 賢司; 斎藤 滋; 鎌田 勤也*; 北野 照明*; 大井川 宏之
Proceedings of 4th International Workshop on the Utilisation and Reliability of High Power Proton Accelerators, p.267 - 277, 2004/05
加速器駆動システムのための鉛ビスマス技術に関する研究開発が行われてきた。酸素制御なしで3000h、JLBL-1を用いた316SSの結果より、高温部から低温部への質量移行が観察された。電磁ポンプの円管流路に沈着した鉛ビスマスとFe-Cr結晶粒が流路閉塞と流量の低下を引き起こしたことがわかった。ループシステムの改良はループの運転によい結果をもたらした。MES(三井造船)ループを用いた10
wt.%酸素濃度の1000h試験では、著しい腐食/エロージョンは観察されなかった。静的腐食試験の結果は、450
Cでは鋼材中Cr量の増加とともに腐食深さは減少するが、550Cでは316SS, JPCAの腐食深さはNi, Crの溶出,Pb, Biの浸入により著しい増加を示す。Si添加鋼は550Cで優れた耐食性を示す。
中野 純一; 塚田 隆; 辻 宏和; 寺門 正吾; 高野 利夫; 遠藤 慎也
JAERI-Tech 2003-092, 54 Pages, 2004/01
JAERI-Tech-2003-092.pdf:14.05MB
照射誘起応力腐食割れ(Irradiation Assisted Stress Corrosion Cracking, IASCC)は中性子照射,応力及び高温水等の腐食環境が複雑に作用して生じる炉内構造材料の損傷現象であり、軽水炉の高経年化に伴う重要な検討課題となっている。IASCCにおけるき裂の発生・成長のメカニズムを解明するにはき裂成長のプロセスとき裂発生のプロセスを分離して検討することが必要である。そのため、照射材を用いて高温高圧水中での低ひずみ速度試験(Slow Strain Rate Test, SSRT)を無人で長時間連続して行いながら、試験片表面のその場観察が可能な装置を開発した。本装置の性能確証試験として、未照射のSUS304ステンレス鋼試験片を用いて561K, 9MPaの高温高圧水中において、試験片表面のその場観察を実施しながらの引張試験と未観察でのSSRTを行った。それらの結果から以下のことを確認した。(1)ホットセル内での遠隔操作による試験片の取扱・観察,データの記録が可能であること。(2)高温水中でのその場観察が可能であり、試験片形状は平板型が観察に適していること。(3)長期の試験期間において、試験条件を一定に制御可能であるとともに無人で安全にデータ取得が可能であること。
井岡 郁夫; 森 順二*; 加藤 千明; 二川 正敏; 小貫 薫
Journal of Materials Science Letters, 18(18), p.1497 - 1499, 1999/00
被引用回数：8 パーセンタイル：36.03(Materials Science, Multidisciplinary)シリコンを15wt%以上含む鉄合金の硫酸中での耐食性発現機構を調べるため、沸騰硫酸下で生成した鉄-シリコン合金の耐食皮膜の特性を調べた。電解鉄(3N)とシリコン(4N)粉末を真空アーク溶解してFe-20%Si試験片を作製した。腐食試験は、50%及び95%の沸騰硫酸に浸せきして行った。50%硫酸の皮膜表面は金属光沢を、95%硫酸では金属光沢のない黒褐色を示した。オージェ電子分光法により、皮膜の組成は50%硫酸ではSiとO、95%硫酸ではSi,O,Sからなることがわかった。皮膜の生成速度は、95%硫酸の方が50%硫酸より約30倍速かった。また、X線光電子分光法により50%硫酸の皮膜はSiOであり、95%硫酸の皮膜はSiOとSiOであることがわかった。95%硫酸の皮膜中のSは分子状のままで存在する硫酸分子のSへの還元反応により生成される。両者の皮膜生成速度の違いは皮膜自体の緻密さによるものと考えられる。
小貫 薫; 井岡 郁夫; 二川 正敏; 中島 隼人; 清水 三郎; 田山 一郎*
材料と環境, 46(2), p.113 - 117, 1997/00
熱化学水素製造法ISプロセス用装置材料の候補材選定を目的とした腐食試験を実施した。試験は微量のヨウ化水素酸を含む50wt%硫酸の95C及び120Cの環境、及び200~400CのHI/I/HOの混合気体環境にて行った。前者の環境では、タンタル、ジルコニウム、透明石英ガラス及び鉛が優れた耐食性を示した。テフロンPFAは、素材自体は耐食性を示したがヨウ素の浸透が認められた。後者の環境では、チタン及びハステロイC-276が優れた耐食性を示した。インコネル600及び1Cr-1/2Moもこれらに次ぐ小さな腐食速度であったが、インコネル600には粒界浸食が認められた。
鈴木 元衛; 斎藤 裕明*
JAERI-Data/Code 94-011, 178 Pages, 1994/09
JAERI-Data-Code-94-011.pdf:3.84MB
軽水炉の高燃焼度燃料棒の通常時及び過渡時のふるまいを解析する計算コードEXBURN-Iを開発した。高燃焼領域では、FPガス放出、被覆管の水側腐食、ペレットの性質の変化などが、燃焼度に依存しつつ燃料棒のふるまいに大きく影響する。こうした現象を解析するため、本バージョンにおいてはFEMAXI-IVをベースとしつつ、改良を施し、新たなモデルを組み入れた。本報告は、コードの全体構造とモデル及び物性値の説明を行い、入力マニュアル及び標準出力例を添えたものである。本コードの性能の実験データによる検証と向上は次の段階でなされる。
鈴木 元衛; 古田 照夫
JAERI-M 92-162, 57 Pages, 1992/11
近年軽水炉燃料の高燃焼度化が要求されている。燃料の燃焼度伸長にとって最大の制約要因は、被覆管の水側腐食であると予測されている。この腐食に関して、BWRではノジュラー腐食が、PWRでは照射環境での腐食速度加速が問題である。これらの問題に関して、精力的な研究をとおして多くの知見が得られており、耐腐食性に優れた被覆材料の開発の試みも行なわれているが、なお依然として照射環境下での腐食には大きな未知要因が存在する。本報告は、被覆管の水側腐食の研究の現状をまとめ、それにもとづき今後の研究の方向を検討したものである。
近藤 達男; 中島 甫; 新藤 雅美; 鈴木 富男; 木内 清; 菊地 正彦; 辻 宏和; 塚田 隆; 鈴木 正彦*; 高橋 秀明*; et al.
JAERI-M 82-062, 23 Pages, 1982/06
SA533B鋼厚板の溶接熱影響部に沿ったき裂成長に及焦点を当てて、溶接熱影響部に繰返し現れるミクロ組織に対応した組織を有するバルクの材料について、BWR近似水中で疲労き裂成長試験を実施した。大気中における予備試験では、ミクロ組織や応力比の如何によらずほぼ同一のき裂成長挙動を示した。高温水中における低応力比の試験では大気中と比較してき裂成長の加速が認められるが、加速の程度はミクロ組織に依存しない。高温水中における高応力比の試験では油焼入材のみが著しい環境加速型き裂成長を示した。溶接熱影響部におけるき裂成長挙動のミクロ組織依存性とミクロ組織の異なるバルクの材料におけるき裂成長挙動は、溶接部の引張残留応力を考慮することにより矛盾なく説明することが出来る。
庄子 哲雄*; 中島 甫; 近藤 達男; 高橋 秀明*
材料, 31(346), p.703 - 709, 1982/00
腐食疲労き裂成長速度に及ぼす種々の力学的因子の役割を割れ成長の機構にもとづいて統一的に評価することを試み、き裂先端におけるひずみ速度の重要性を指摘した。さらに、このき裂先端のひずみ速度は時間基準のき裂成長速度(da/dt|air)、によって評価されることを示し、軽水炉圧力境界壁材の高温水中における割れ成長速度データを用いてその妥当性を検証した。SSRT試験(低速度引張試験)結果も同じ手法によって整理されることを示し、da/dt|air-da/dt|cenirronment線図によるき裂成長速度の評価、予測がさらに一般的な負荷様式にまで拡張され得る事を示した。
古川 和男; 沼田 博雄*
防食技術, 29(4), p.185 - 195, 1980/00
蓄熱材として溶融塩は、(1)容積当りの熱容量が大きいこと,(2)化学的に安定であること,(3)低蒸気圧であることなどから、太陽熱利用などに注目されてきている。溶融塩組成としては無限の選択があるといえるが、物性値に関する予測は比較的容易であり、選択に困難はないといえる。最も理解されていないのは、容器材料との共存性である。その原理的な面はかならずしも不明確ではないが、過去の特殊な経験事実に頼りすぎて誤解されている面があり、それを整理し必要な精製操作を明かにしつつ次の諸溶融塩の腐食特性を解説した。(1)フッ化物,(2)塩化物,(3)水酸化物,(4)硝酸塩・亜硝酸塩,(5)炭酸塩。また、腐食モニターに関する新しい研究成果をも紹介した。この開発および質量移行現象の解明などが、特に重点的に研究すべき項目であることも指摘した。
