JPS618697A - 高温ガス炉用後備停止系構成部品 - Google Patents
高温ガス炉用後備停止系構成部品Info
- Publication number
- JPS618697A JPS618697A JP59129195A JP12919584A JPS618697A JP S618697 A JPS618697 A JP S618697A JP 59129195 A JP59129195 A JP 59129195A JP 12919584 A JP12919584 A JP 12919584A JP S618697 A JPS618697 A JP S618697A
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- Japan
- Prior art keywords
- temperature gas
- helium
- nickel
- gas furnace
- stop system
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Air Bags (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は高温ガス炉で用いられる後備停止系構成部品に
関する。詳くは、高温ガス炉のヘリウムガス環境中の腐
食を防止するための表面処理を施した部品に関する。
関する。詳くは、高温ガス炉のヘリウムガス環境中の腐
食を防止するための表面処理を施した部品に関する。
ヘリウムを冷却材とする高温ガス炉においては、後備停
止系の構成材料は約４００℃の高温で用いられ、炉内部
では、高温ヘリウム環境下に置かれる。本来不活性のヘ
リウムも高温では、種々の不純物の担体の役割を果たし
、特殊な腐食環境をもたらす。すなわち炉心の黒鉛自体
からの水分および配管に侵入する水分などと黒鉛の反応
によってＨ２）Ｃｏ、 ＣＯ２）ＣＨ，が生成するため
、ヘリウム中には微量のこれらの不純成分が含まれその
量と成分比によシ左右される腐食環境が耐熱合金である
構成部材の腐食挙動、機械的強度に大きく影響すること
が知られている。高温ガス炉の一次糸循循ヘリウム中で
は、酸素分子（０□）が黒鉛と共存せず事実上存在しな
いため、構造材料に対しては微量のＨ２０、ＣＯ２によ
る低い酸化性と併せて浸炭性の環境となる。高温ガス炉
の後備停止糸は、制御棒とは別途に原子炉を停止させる
ための糸で、原子炉停止時に炉心上部に装備された制御
素子（中性子吸収用ボロン球）を炉心内に投入する機構
を有して訃り、制御素子とこの制御素子を収容するホッ
パーと、制御素子の炉心内投入時に破裂されるラブチャ
ーディスクとこのラブチャーディスクを支持するホルダ
ーと、投入後の制御素子を炉心に導くための案内管とホ
ッパー内をヘリウムガスで加圧するためのガス導入管等
から構成されている。これらの後備停止系構成部品は前
述のような腐食性の高温ヘリウムガス環境条件下に置か
れるため、耐熱性、高温強度に加え、とりわけ耐食性が
優れていることが要求される。部品の耐食性の優劣は、
使用期間中の機械的強度の信頼性に影響をおよばずばか
シでなく、腐食生成物の表面からの離脱や腐食皮膜の剥
離などＫよるヘリウム循環系の放射化汚染の問題を左右
している。したがって、後備停止系構成部品の耐久性を
向上させ、使用期間中の後備停止系の健全な動作を保証
するためには、何らかの耐食性向上策を施す必要がある
。
止系の構成材料は約４００℃の高温で用いられ、炉内部
では、高温ヘリウム環境下に置かれる。本来不活性のヘ
リウムも高温では、種々の不純物の担体の役割を果たし
、特殊な腐食環境をもたらす。すなわち炉心の黒鉛自体
からの水分および配管に侵入する水分などと黒鉛の反応
によってＨ２）Ｃｏ、 ＣＯ２）ＣＨ，が生成するため
、ヘリウム中には微量のこれらの不純成分が含まれその
量と成分比によシ左右される腐食環境が耐熱合金である
構成部材の腐食挙動、機械的強度に大きく影響すること
が知られている。高温ガス炉の一次糸循循ヘリウム中で
は、酸素分子（０□）が黒鉛と共存せず事実上存在しな
いため、構造材料に対しては微量のＨ２０、ＣＯ２によ
る低い酸化性と併せて浸炭性の環境となる。高温ガス炉
の後備停止糸は、制御棒とは別途に原子炉を停止させる
ための糸で、原子炉停止時に炉心上部に装備された制御
素子（中性子吸収用ボロン球）を炉心内に投入する機構
を有して訃り、制御素子とこの制御素子を収容するホッ
パーと、制御素子の炉心内投入時に破裂されるラブチャ
ーディスクとこのラブチャーディスクを支持するホルダ
ーと、投入後の制御素子を炉心に導くための案内管とホ
ッパー内をヘリウムガスで加圧するためのガス導入管等
から構成されている。これらの後備停止系構成部品は前
述のような腐食性の高温ヘリウムガス環境条件下に置か
れるため、耐熱性、高温強度に加え、とりわけ耐食性が
優れていることが要求される。部品の耐食性の優劣は、
使用期間中の機械的強度の信頼性に影響をおよばずばか
シでなく、腐食生成物の表面からの離脱や腐食皮膜の剥
離などＫよるヘリウム循環系の放射化汚染の問題を左右
している。したがって、後備停止系構成部品の耐久性を
向上させ、使用期間中の後備停止系の健全な動作を保証
するためには、何らかの耐食性向上策を施す必要がある
。
この発明は、高温ガス炉の後備停止系に係ふ上記の特殊
事情に照らし、１次系循環ヘリウム中において、機械的
強度の維持および放射化汚染の低減に極めて効果のある
耐食性に優れた後備停止系構成部品を提供することを目
的とする。
事情に照らし、１次系循環ヘリウム中において、機械的
強度の維持および放射化汚染の低減に極めて効果のある
耐食性に優れた後備停止系構成部品を提供することを目
的とする。
本発明は、高温ガス炉後備停止系の構成部品として使用
されるオーステナイト系ステンレス鋼。
されるオーステナイト系ステンレス鋼。
ニッケル基合金等の部材表面にニッケル被覆層を形成し
たことによシ、使用環境下の部品の耐食性を向上させた
ことを特徴とする。
たことによシ、使用環境下の部品の耐食性を向上させた
ことを特徴とする。
前述したように、高温ガス炉ヘリウム環境中の腐食は、
ヘリウム中の不純物の量および成分比に左右される。酸
化については例えばＨｚＯとＨ，の分圧止が部材の合金
元素の酸化特性を支配し、また浸炭については例えばＣ
Ｈ，やＣＯの分圧が浸炭特性を支配する。部材の合金元
素のうち、ＡＡ 、 Ｔｉ。
ヘリウム中の不純物の量および成分比に左右される。酸
化については例えばＨｚＯとＨ，の分圧止が部材の合金
元素の酸化特性を支配し、また浸炭については例えばＣ
Ｈ，やＣＯの分圧が浸炭特性を支配する。部材の合金元
素のうち、ＡＡ 、 Ｔｉ。
Ｓｉ などの酸化されやすい元素は、ヘリウム中で選択
酸化を受け、その結果粒界侵食や内部酸化等の局部的侵
食が助長され機械的性質の劣化をまねき、また酸化皮膜
の密着性不良が発生する。
酸化を受け、その結果粒界侵食や内部酸化等の局部的侵
食が助長され機械的性質の劣化をまねき、また酸化皮膜
の密着性不良が発生する。
一方、炭素との親和力の大きい元素であるＣｒは、炭素
の侵入によ）クロム炭化物を形成するが。
の侵入によ）クロム炭化物を形成するが。
この反応が進むと、合金基体の耐酸化性が失われるとと
もに、脆化した表面層の剥離と合金基体の機械的性質の
劣化をもたらす。しかるにＮｉは、低酸化性かつ浸炭性
のヘリウム環境においては酸素および炭素の両者に対し
て極めて安定な元素でちゃ、上記のような酸化や浸炭に
よる変質物の形成が起こらず耐食性は良好である。本発
明はこの点に着目し１部材の材料の種類を問わず部材表
面にニッケルの被覆層を形成させることが耐食性向上に
多大な効果を発揮することを見いだしたものである。
もに、脆化した表面層の剥離と合金基体の機械的性質の
劣化をもたらす。しかるにＮｉは、低酸化性かつ浸炭性
のヘリウム環境においては酸素および炭素の両者に対し
て極めて安定な元素でちゃ、上記のような酸化や浸炭に
よる変質物の形成が起こらず耐食性は良好である。本発
明はこの点に着目し１部材の材料の種類を問わず部材表
面にニッケルの被覆層を形成させることが耐食性向上に
多大な効果を発揮することを見いだしたものである。
部材表面にニッケル被覆層を形成させる方法には、ニッ
ケル塩水溶液からニッケルを析出させる電気メツキ法や
溶融状態のニッケル粒子を吹き付けて被覆する金属溶射
法や真空蒸着（ＰＶＤ）、化学的蒸着（ＣＶＤ）によシ
気相からニノケールを析出させる気相メッキ法等が上げ
られる。本発明は、ニッケル被覆層を形成する方法を限
定するものではないが、適用部材、適用箇所および部材
の使用条件、必要なニッケル被覆層厚さ等を考慮して最
適な方法を採用すれば良い。電気メツキ法によシ形成さ
れたニッケル被覆層は、素地金属との密着性および厚さ
の均一性が良好でちゃ高純度のニッケル析出層が得られ
る特徴がある。金属溶射法は被覆層を厚くできることに
利点が有シ、また化学的蒸発法では複雑な形状の部材に
対しても密着強度の優れた被覆を均一に被覆できること
が利点である。
ケル塩水溶液からニッケルを析出させる電気メツキ法や
溶融状態のニッケル粒子を吹き付けて被覆する金属溶射
法や真空蒸着（ＰＶＤ）、化学的蒸着（ＣＶＤ）によシ
気相からニノケールを析出させる気相メッキ法等が上げ
られる。本発明は、ニッケル被覆層を形成する方法を限
定するものではないが、適用部材、適用箇所および部材
の使用条件、必要なニッケル被覆層厚さ等を考慮して最
適な方法を採用すれば良い。電気メツキ法によシ形成さ
れたニッケル被覆層は、素地金属との密着性および厚さ
の均一性が良好でちゃ高純度のニッケル析出層が得られ
る特徴がある。金属溶射法は被覆層を厚くできることに
利点が有シ、また化学的蒸発法では複雑な形状の部材に
対しても密着強度の優れた被覆を均一に被覆できること
が利点である。
以下実施例により本発明を具体的に説明する。
第１図には、高温ガス炉後備停止系におけるラブチャー
ディスク取付部の構成図を示す。ラブチャーディスク取
付部はラブチャーディスク（１）と。
ディスク取付部の構成図を示す。ラブチャーディスク取
付部はラブチャーディスク（１）と。
ホルダー（２）とホッパー（３）とボルト・ナツト（４
）と案内管（５）等で構成される。これらの部材のうち
オーステナイト系ステンレス鋼製であるラブチャーディ
スクホルダーへの電気メツキ法によるニッケル被覆処理
を行なった。ホルダーを脱脂し水洗した後、１５饅塩酸
水溶液（２０℃）中で１５分間の酸洗を行なった。これ
を水洗したーたちに乾燥窒素により乾燥させ硫酸ニッケ
ル（ＮｉＳＯ４、１５０ｒ／ｌ）−塩化アンモニウム（
ＮＨ２Ｏｔ 、 １５ ｆ／ｌ ） −ホウ酸（Ｈ諺
ＢＯｓ 、 １５ ｆ／ｌ）電解浴を用い、電流密度０
．８Ａ／ｄｍ’ 、温度２５℃にて電気ニッケルメッキ
を行なった。電解のための陽極としては高純度（９９，
９５％）のＮｉ板を用い、電流密度の均一性を得るため
に被処理部材であるサポートの外面側と内面側に陽極材
と同一材の補助陽極を使用した。
）と案内管（５）等で構成される。これらの部材のうち
オーステナイト系ステンレス鋼製であるラブチャーディ
スクホルダーへの電気メツキ法によるニッケル被覆処理
を行なった。ホルダーを脱脂し水洗した後、１５饅塩酸
水溶液（２０℃）中で１５分間の酸洗を行なった。これ
を水洗したーたちに乾燥窒素により乾燥させ硫酸ニッケ
ル（ＮｉＳＯ４、１５０ｒ／ｌ）−塩化アンモニウム（
ＮＨ２Ｏｔ 、 １５ ｆ／ｌ ） −ホウ酸（Ｈ諺
ＢＯｓ 、 １５ ｆ／ｌ）電解浴を用い、電流密度０
．８Ａ／ｄｍ’ 、温度２５℃にて電気ニッケルメッキ
を行なった。電解のための陽極としては高純度（９９，
９５％）のＮｉ板を用い、電流密度の均一性を得るため
に被処理部材であるサポートの外面側と内面側に陽極材
と同一材の補助陽極を使用した。
この処理によシ、サポート部材の表面に約１５μｍの厚
さの被覆層を形成させた。ニッケル被覆処理されたサポ
ート部材には被膜の剥離およびメッキむら等は観察され
ず健全な外観であった。またニッケル被覆層は高純度（
９９，９％）のＮｉ であり各部においてほぼ均一厚
さに形成されていることを確認した。本発明のサポート
部材の高温不純ヘリウム中の耐食性を確認するため次の
ような比較実験を実施した。サポート部材と同一材料で
ある小形試料を準備して、上記と同様々方法でニッケル
被覆処理を施した試料と脱脂し水洗を行なっただけの未
処理試料について、高温不純ヘリウム（温度ニア００℃
、不純物としてＨ２：約２００μａｔｍ。
さの被覆層を形成させた。ニッケル被覆処理されたサポ
ート部材には被膜の剥離およびメッキむら等は観察され
ず健全な外観であった。またニッケル被覆層は高純度（
９９，９％）のＮｉ であり各部においてほぼ均一厚
さに形成されていることを確認した。本発明のサポート
部材の高温不純ヘリウム中の耐食性を確認するため次の
ような比較実験を実施した。サポート部材と同一材料で
ある小形試料を準備して、上記と同様々方法でニッケル
被覆処理を施した試料と脱脂し水洗を行なっただけの未
処理試料について、高温不純ヘリウム（温度ニア００℃
、不純物としてＨ２：約２００μａｔｍ。
ＣＯ：約１００μａｔｍ 、 ＨＩＯ：約５ ｐ ａｔ
ｍ 、 ＣＨ，：約５μａｔｍ 、 ＣＯ２：約２μ
ａｔｍを含むＨｅ ）中で、１０００時間の暴露試験を
行なった。
ｍ 、 ＣＨ，：約５μａｔｍ 、 ＣＯ２：約２μ
ａｔｍを含むＨｅ ）中で、１０００時間の暴露試験を
行なった。
その結果、ニッケル被覆を有しない未処理材の表面には
腐食皮膜の形成と部分的な皮膜の剥離が観察されたが、
ニッケル被覆処理材の表面には。
腐食皮膜の形成と部分的な皮膜の剥離が観察されたが、
ニッケル被覆処理材の表面には。
変質および剥離も認められず健全な外観であった。
これらの試料の断面を研磨しＥＰＭＡＫよる表面から深
さ方向にＣｒの分析を行なった結果を第２図及び第３図
に示す。ニッケル被覆処理材ではＣｒ濃度の深さ方向の
変化はみられないが、未処理材では表面の腐食皮膜直下
から約１００μｍの深さまで基体にくらべて低いＣｒ濃
度を示す領域が存在する。すなわちクロム欠乏層が形成
されていることが明らかである。未処理材におけるこの
ようなＣｒ欠乏層と腐食皮膜の存在は、炭素が侵入して
Ｃｒ と結合したため耐酸化性を失い表面は、酸化され
表面近傍でクロム炭化物が形成されたことによるものと
考えられる。
さ方向にＣｒの分析を行なった結果を第２図及び第３図
に示す。ニッケル被覆処理材ではＣｒ濃度の深さ方向の
変化はみられないが、未処理材では表面の腐食皮膜直下
から約１００μｍの深さまで基体にくらべて低いＣｒ濃
度を示す領域が存在する。すなわちクロム欠乏層が形成
されていることが明らかである。未処理材におけるこの
ようなＣｒ欠乏層と腐食皮膜の存在は、炭素が侵入して
Ｃｒ と結合したため耐酸化性を失い表面は、酸化され
表面近傍でクロム炭化物が形成されたことによるものと
考えられる。
以上の実施例で示したよう罠５本発明によれば高温ガス
炉の低酸化性かつ浸炭性の高温ヘリウム環境においても
優れた耐食性および耐熱性を示す。
炉の低酸化性かつ浸炭性の高温ヘリウム環境においても
優れた耐食性および耐熱性を示す。
後備停止系構成部材が実現する。すなわち、部材表面の
ニッケル被覆層が浸炭や酸化に対して強い抵抗作用を示
し部材の素地を保護する役割を果たすため、浸炭や酸化
に起因する反応生成物が形成されることがない。したが
って使用期間中に腐食に起因して機械的強度が低下する
ことはなく、また反応生成物等の部材表面からの離脱に
よるヘリウム循環系の放射化汚染の拡大を防止すること
が可能となる。
ニッケル被覆層が浸炭や酸化に対して強い抵抗作用を示
し部材の素地を保護する役割を果たすため、浸炭や酸化
に起因する反応生成物が形成されることがない。したが
って使用期間中に腐食に起因して機械的強度が低下する
ことはなく、また反応生成物等の部材表面からの離脱に
よるヘリウム循環系の放射化汚染の拡大を防止すること
が可能となる。
このように１本発明の部材は高温ガス炉後備停止系の構
成部材として十分な耐久性を有し、使用期間中の健全な
動作を保証できるものである。また従来使用されている
部材に対して前述した処理を施すのみで多大な効果を発
揮するため従来部品の設計条件（材料、形状２寸法等）
を大巾に変更する必要はなくその工業的価値は太きい。
成部材として十分な耐久性を有し、使用期間中の健全な
動作を保証できるものである。また従来使用されている
部材に対して前述した処理を施すのみで多大な効果を発
揮するため従来部品の設計条件（材料、形状２寸法等）
を大巾に変更する必要はなくその工業的価値は太きい。
第１図は本発明に係る実施例の部材に係る後備停止系ラ
ブチャーディスク取付部の構成を表す断面図、第２図及
び第３図は本発明に係る部材のＣｒ濃度の分布状態を示
す曲線図。 ｌ・・・ホッパー、２・・・ホルダー、３・・・ホルダ
ー、４・・・ラブチャーディスク、５・・・案内管。
ブチャーディスク取付部の構成を表す断面図、第２図及
び第３図は本発明に係る部材のＣｒ濃度の分布状態を示
す曲線図。 ｌ・・・ホッパー、２・・・ホルダー、３・・・ホルダ
ー、４・・・ラブチャーディスク、５・・・案内管。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）表面がニッケル層で被覆されていることを特徴とす
る高温ガス炉用後備停止系構成部品 ２）特許請求の範囲第１項記載の部品がオーステナイト
系ステンレス鋼であることを特徴とする高温ガス炉用後
備停止系構成部品
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59129195A JPS618697A (ja) | 1984-06-25 | 1984-06-25 | 高温ガス炉用後備停止系構成部品 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59129195A JPS618697A (ja) | 1984-06-25 | 1984-06-25 | 高温ガス炉用後備停止系構成部品 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS618697A true JPS618697A (ja) | 1986-01-16 |
Family
ID=15003490
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59129195A Pending JPS618697A (ja) | 1984-06-25 | 1984-06-25 | 高温ガス炉用後備停止系構成部品 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS618697A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6443797A (en) * | 1987-08-11 | 1989-02-16 | Hitachi Ltd | Nuclear reactor shut-down device |
| JPH01294616A (ja) * | 1988-05-20 | 1989-11-28 | Nippon Korumaa Kk | シャワー用芳香剤 |
-
1984
- 1984-06-25 JP JP59129195A patent/JPS618697A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6443797A (en) * | 1987-08-11 | 1989-02-16 | Hitachi Ltd | Nuclear reactor shut-down device |
| JPH01294616A (ja) * | 1988-05-20 | 1989-11-28 | Nippon Korumaa Kk | シャワー用芳香剤 |
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