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報告書

Zircaloy-4の高温酸化挙動に及ぼす固体ホウ酸の影響

小宮山 大輔; 天谷 政樹

JAEA-Research 2016-013, 20 Pages, 2016/08

JAEA-Research-2016-013.pdf:6.05MB

PWRの冷却材喪失事故(LOCA)において、流路の閉塞等により燃料棒の冷却が十分に行われない場合、燃料被覆管表面に冷却材中のホウ酸が析出する可能性が考えられる。通常運転温度域では、実機での実績からホウ酸水はZircaloy-4の酸化挙動に影響を及ぼさないと考えられるが、LOCAを想定した高温域におけるホウ酸とZircaloy-4との反応に係る知見は十分に得られていない。本研究では、固体ホウ酸を載せたZircaloy-4の板材を900$$^{circ}$$Cまでの温度及び複数の雰囲気で酸化させることにより、固体ホウ酸の高温時挙動、ホウ酸とZircaloy-4との反応の有無、及びホウ酸がZircaloy-4の酸化挙動に及ぼす影響を調べた。実験結果から、高温酸化雰囲気においてZircaloy-4表面に固体ホウ酸の脱水により生成する無水ホウ酸が存在すると、この無水ホウ酸がZircaloy-4と雰囲気との接触を断つことでZircaloy-4の酸化を抑制することが示唆された。また、酸化膜付きZircaloy-4の表面に固体ホウ酸が付着し高温まで加熱された場合は、形成している酸化膜の空隙に無水ホウ酸が浸透することでその後の酸化を抑制することがうかがえた。

論文

Acceleration of zircaloy-steam reaction rate by deformation under high temperature transient

古田 照夫; 川崎 了

Journal of Nuclear Science and Technology, 17(3), p.243 - 245, 1980/00

 被引用回数:5 パーセンタイル:28.94(Nuclear Science & Technology)

軽水炉の冷却材喪失事故において、ジルカロイ被覆管は内圧のためふくれ変形を起した後水蒸気によって著しく酸化される。そこで、変形を与えた後の酸化速度について、ジルカロイ板を使って昇温中に引張変形を与えた後高温酸化させて検討を加えた。変形を与えた場合の酸化膜厚は変形を与えない場合のそれに比べて厚くなり、酸化が加速されることを認めた。また、変形温度が低いほど、そして同じ変形温度では大きな歪が与えられた場合に酸化速度が早くなることも認めた。なお、酸化前の変形は酸化反応の初期にだけ加速効果を与えることも明らかにした。

報告書

NSRR実験におけるジルカロイ被覆管の円周方向の酸化膜厚さに基づく温度分布の評価

柳原 敏; 塩沢 周策; 斎藤 伸三

JAERI-M 8200, 22 Pages, 1979/05

JAERI-M-8200.pdf:0.92MB

本研究は、NSRR実験で照射した燃料について、被覆管外表面の酸化膜厚さを円周方向に測定し、酸化膜厚さと被覆管表面の最高温度が強い相関を持つことから、円周方向の最高温度分布を推定した結果についてまとめたものである。実験の結果以下のことが明らかになった。(1)熱電対の取り付け部では、熱電対がフィンとして作用したことによる冷却効果等により、他の部分に比べて常に温度が低い。(2)被覆管の横断面についてみると、円周方向で大きな温度差が生じており、測定温度が約1200$$^{circ}$$C以上の場合には、約100$$^{circ}$$C~600$$^{circ}$$Cの温度差が出来ていることが予想された。この温度分布は、円周方向に沿って展開すると正弦波状になることが多いことから、ペレットが偏心してギャップ幅に差を生じ移動熱量が異なったことによるものと考えられる。

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