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報告書

溶融鉛ビスマス共晶合金中における9Cr-1Mo鋼の腐食抑制のための適切な酸素濃度の検討

小松 篤史

JAEA-Research 2021-019, 24 Pages, 2022/05

JAEA-Research-2021-019.pdf:1.53MB

溶融鉛ビスマス共晶合金(LBE)中における材料の腐食速度を低減するには、酸素濃度を調整することが重要とされており、過去の報告を見ると約10$$^{-7}$$$$sim$$10$$^{-5}$$wt%程度に酸素濃度を調整していることが多い。しかし、どの程度の濃度が最適と明言されているわけではなく、この濃度範囲内であっても激しく腐食したとの報告もある。本研究では9Cr-1Mo鋼を例にとり、酸化被膜中およびLBE中の拡散を考慮した腐食モデルを作成し、腐食モデルから推定される腐食抑制策について検討を行った。また、LBE中における9Cr-1Mo鋼の腐食を低減しつつ、流れのあるループ環境における低温部での流路閉塞を防止するための最適酸素濃度の算出を試みた。その結果、LBE中における9Cr-1Mo鋼の腐食形態は、酸化被膜厚さと拡散層厚さの比や、LBE中の鉄濃度、温度等により変化し、その成膜挙動から、緻密被膜生成、沈殿被膜生成、被膜溶解の三つに分類した。腐食を抑制するには、緻密被膜生成条件を維持できるように酸素濃度を調整することが重要であり、そのためにはLBEに浸漬する前に10$$^{-7}$$m程度以上の予備酸化被膜をつける必要がある。従来報告でよく用いられる約10$$^{-7}$$$$sim$$10$$^{-5}$$wt%という酸素濃度は、酸化被膜がある程度成長した場合の最適酸素濃度であり、被膜が薄い場合は、より高い酸素濃度が必要になると推察された。

論文

Corrosion studies in liquid Pb-Bi alloy at JAERI; R&D program and first experimental results

倉田 有司; 二川 正敏; 菊地 賢司; 斎藤 滋; 大杉 俊隆

Journal of Nuclear Materials, 301(1), p.28 - 34, 2002/02

 被引用回数:48 パーセンタイル:93.88(Materials Science, Multidisciplinary)

核破砕条件下での照射とともに液体鉛合金中の腐食が加速器駆動システムの開発のための重要な研究開発項目である。液体鉛合金中の腐食挙動は温度,高温部と低温部の温度差,液体鉛合金中の酸素濃度,流速,照射,応力,材料の化学組成等によって、影響される。特に、酸素濃度と保護膜の有効性が重要である。現在の研究開発計画が述べられる。(1)静的Pb-Bi中の基礎的な腐食研究では、腐食メカニズムの理解のために、種々の合金,純金属,被覆材が、異なる酸素濃度のもとで試験される。照射効果として、トリプルイオンビーム照射の腐食に及ぼす影響が調べられる。(2)流動Pb-Bi中腐食試験として、Pb-Biループを用いた試験が行われる。静的腐食試験装置、腐食試験ループの概要、酸素飽和条件下のPb-Bi中静的腐食試験の結果が述べられる。

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