2019 Fiscal Year Annual Research Report
Irradiation Effects on Hydrothermal Corrosion of SiC
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17H04977
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
近藤 創介 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (10563984)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 炭化ケイ素 / 腐食 / 軽水炉 / 燃料被覆管 / 格子欠陥 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
原子炉の事故耐性を高めるため、炭化ケイ素（立方晶の多結晶SiCを主構成要素とした複合材）でチャンネルボックスや燃料被覆管を作る試みがある。しかし、SiCが中性子照射に晒される環境では冷却水による腐食が顕著になるという課題があった。
本研究では、照射によるSiCの腐食加速についてその原因の学術的解明とそれに基づいた耐食表面の開発を目標とした。
我々は、腐食の主要因が電気化学反応であるとの仮説に基づき、ほとんど外部電流がながれないSiCでも腐食電流を評価できるシステムを開発した。特徴は、表面のみに照射損傷を与えるイオン照射によっても、照射影響を評価することが可能な点である。本研究では本システムとイオン照射による模擬照射を用いて、照射による腐食電流変化と、様々な材料パラメータ変化の相関を明らかにしてきた。最も大きな発見は、空孔などの照射欠陥周辺の不対共有電子の密度が腐食と強い相関を示すことを、電気化学とKFMやESRを中心とした表面分析手法の駆使により見出した点である。特に、損傷初期は腐食電流と不対共有電子密度には線形関係があり、長時間の照射によって欠陥周囲にひずみが導入されると、バックボンドの損傷により腐食がさらに加速されることが分かった。
すなわち、照射によって材料中に過剰に導入された空孔をはじめとする格子欠陥が、加速腐食の主要因の一つとなっていたのである。このメカニズムから逆算し、現在は不対共有電子の不活性化処理法を開発し、照射後試料の腐食電流値の大幅な低下を実証するに至っている。
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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