2009 Fiscal Year Annual Research Report
長寿命放射性廃棄物処理のためのアルミニウム粉末合金被覆の開発
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21560876
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
倉田 有司 Japan Atomic Energy Agency, 原子力基礎工学研究部門, 研究員 (30354773)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鈴木 徹也 茨城大学, 工学部, 准教授 (70261740)
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| Keywords | 長寿命放射性廃棄物処理 / コーティング / アルミニウム合金被覆 / 加速器駆動システム / 鉛ビスマス / 重金属冷却炉 / レーザー加熱 / 腐食・防食 |
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| Research Abstract |
従来、純鉄試料に対して行った成果をもとに、原子炉材料として実績と照射データが豊富なSUS316オーステナイト系ステンレス鋼に対して、Al、Ti、Fe粉末を用いてシート材を作製し、レーザー加熱によりAl合金被覆を施した。16at%～64at%のAl濃度で、AlとTiを原子比で4:1とし、残をFeとしたシート材を作製し、被覆層中のAl濃度の異なるAl合金被覆材を作製した。被覆層のAl度が約14wt%を超えると、被覆層にクラックが発生した。種々の被覆条件で検討した結果、被覆層のクラック発生には、シート材のAl濃度、シート材厚さ、レーザーによる加熱及び降温速度が関係することを突き止めた。今後、クラックのない良好な均質被覆層を作るため、レーザーによる加熱、冷却条件を検討する。
鉛ビスマス腐食に関しては、H_2/H_2O比を変えたAr-H_2-H_2OあるいはAr-airをカバーガスとして、鉛ビスマス中の酸素濃度を制御する装置を整備した。この装置を用いて、550℃で、酸素濃度を10^<-6>～10^<-3>wt%に制御し、上記のAl濃度の異なるAl合金被覆を行ったSUS316に対して、3000hの腐食試験を実施した。550℃、3000hの腐食試験では、被覆のないSUS316はNi溶出によるフェライト化、Pb、Biの浸入及び粒界腐食によって、著しい腐食が起こったのに対し、Al濃度が6～8wt%のAl合金被覆材は、このような腐食は起こらず、良好な耐食性を示すことを明らかにした。Al合金被覆材では、Alを多く含む保護酸化膜が形成し、鉛ビスマス中での耐食性を保持していることがわかった。なお、Al濃度が2wt%のAl合金被覆材は、欠陥が多く、Pb、Biの浸入が起こって、十分な耐食性を示さなかった。
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