トリウム系溶融塩増殖炉の構造材の溶融塩による加速酸化の機構解明と防食法

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1.熱重量測定各合金試片にNaB【F_4】-NaFおよびLiF-Be【F_2】系溶融塩を塗布し、空気中、700℃で加熱し、重量の経時変化より、加速酸化性を評価した。(1)NaB【F_4】-NaF系 合金中のCr量を21%まで上げれば、加速酸化は抑制された。TiとNbも、各々4%まで添加すれば、加速酸化は抑た。加速酸化の機構としては、合金一溶融塩界面における金属イオンの陽極溶解と、島状に生成した酸化物と溶融塩との界面における【O^(2-)】イオンの生成が重要な役割を演ずるという電気化学的機構を提唱した。(2)LiF-Be【F_2】系 この塩を塗布すると、空気中の加熱にもかかわらず、初期には重量が減少し、後に増加に転じた。この重量減少は、Niと塩成分との反応による揮発性複合弗化物の生成に帰因すると結論した。この揮発性化合物の生成は、【Al_2】【O_3】やTiNコーティングでは抑制できなかった。反応機構は、揮発性化合物の生成と加速酸化の畳重した複雑なものであった。2.電気化学的分極実験各合金試片を溶融NaB【F_4】-NaF中に浸漬し、陽、陰極分極曲線を測定した。各合金の分極曲線は、活性溶解ピークと不働態化挙動を示すものであった。7%Cr合金につき、700℃で、腐食電流を求め、加速酸化速度と比較したところ、両者はほぼ一致した。TiとNbを添加した合金では、不働態化保持電流の大きさと加速酸化速度に定性的な一致傾向が見られた。熱重量測定は低温では時間がかかり過ぎるので、この分極実験の結果より、各合金の低温における加速酸化性を評価した。3.溶融NaB【F_4】-NaFへの酸化物の溶解度測定溶融NaB【F_4】-NaF中へ、ペレット状に焼結した各種酸化物を浸漬し、溶融塩中の金属イオンの分析により、溶解度を求めた。500℃において求まった溶解度は、【Nb_2】【O_5】で4.1%、【Cr_2】【O_3】で0.013%であった。