軽水炉環境における動的ひずみ下での固液界面相互作用

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動的ひずみ付加下での酸化皮膜/合金界面近傍における内物質移動挙動に着目した酸化皮膜の電気化学的特性づけを行うことにより、軽水炉発電プラントにて経年劣化現象の代表である応力腐食割れ機構の解明を目指す。高温高圧水中(288□、8MPa、超純水)にて動的ひずみを受ける平板試験片上に形成される酸化皮膜の接触電気抵抗ならびに電気化学インピーダンスの計測の連続計測を実施するため、昨年度決定された計測条件を用い、ステンレス鋼に対して評価を行った。得られた電気化学インピーダンスの応答曲線に対し、等価回路による解析を適用した。等価回路は皮膜内のイオンおよび電子の拡散および界面反応に基づき、皮膜内点欠陥を想定したPoint Defect ModelならびにMixed-Conduction Modelを参考に決定した。試験片を高温水中で走査することを可能とし、単一試験片において断面積の異なる部分を比較計測し、応力ならびにひずみの効果を検討した。高温水中にて動的ひずみをあらかじめ定めたひずみ値まで付加した試験片を製作し、表面皮膜のX線光電子分光分析法(ESCA)ならびにラマン分光分析法による皮膜の組成評価を実施した。3×10^<-7>もしくは3×10^<-6>s^<-1>のひずみ速度にて高温水中にて実施し、中断ひずみは0%〜約15%とした。皮膜構造同定のため、ESCAにおいてはX線取り出し角を変化させ、深さ方向の分布を検討した。最外表面ではFeは2価もしくは2価と3価(Fe_3O_4 and/or NiFe_2O_4 and/or Fe_2O_3)、 Niは2価(NiFe_2O_4かNiO)、Crは2価(Cr_2O_3)と特定された。皮膜内物質移動挙動に及ぼす電位の影響評価のため、ジルカロイを用いた非応力負荷下での電気化学インピーダンスによる評価試験も併せて実施した。