高温液体ナトリウムによる各種セラミックスの腐食特性

• Material Type: 文書・図像類
• Title: 高温液体ナトリウムによる各種セラミックスの腐食特性
• Author/Editor: 舘 義昭; 加納 茂機; 吉田 英一; 平川 康
• Author Heading: 舘 義昭; 加納 茂機; 吉田 英一; 平川 康
• Publication Date: 1993-04
• Publication Date (W3CDTF): 1993-04
• Alternative Title: Compatibility of various ceramics in elevated temperature sodium
• Periodical title: PNC TN9410 93-106
• Text Language Code: jpn
• Target Audience: 一般
• Note (General): 〔目的〕セラミックスの優れた耐熱性,耐摩耗性などの特性を原子力プラントに活かし,その安全性,信頼性,経済性の飛躍的向上を達成するため,原子力極限環境(高温,高放射線量,液体金属ナトリウム等)において使用可能なエンジニアリングセラミックスの創製に関する研究をフロンティア材料研究として進めている。そして,その第一段階としてセラミックスとFBR冷却材の液体ナトリウムとの共存性評価およびナトリウムによるセラミックスの腐食機構の検討を行い,ナトリウムに対する耐食性向上のためのセラミックスの改良方策を検討・抽出することを目的として試験を行った。〔試験方法〕市販されている各種セラミックス(従来型セラミックス)と一部従来型セラミックスに改良を施した新型セラミックスについて,550度Cおよび650度C,1000時間と4000時間のナトリウム中浸漬試験を実施した。〔結果〕ナトリウム中浸漬試験前後における各種セラミックスの重量変化量からセラミックスとナトリウムとの共存性についての知見を以下に記す。1)A1203に代表されるような酸化物系セラミックスはナトリウムに対する耐食性が良く,浸漬による重量変化量が少ないのに対して,Siを基質とする非酸化物系セラミックスは重量変化量が多く,その温度,時間依存性も大きい。2)ほとんどすべてのセラミックスがナトリウム中浸漬によって重量減少を示したのに対して,Zr02は重量増加となった。その原因としては,材料中へのナトリウムの侵入による内部気孔でのナトリウムの残留,ナトリウムとZr02との反応生成物(Na2Zr03)の表面への付着が考えられる。3)ナトリウムによるセラミックスの腐食は主に粒界から選択的に起こっており,その原因は,粒界部に存在する不純物Si02や粒界部の非結晶性である。4)従来型セラミックスに対して改良を施した新型セラミックスのナトリウム浸漬による重量変化は,Al203においては明らかに減少し耐食性が向上していることが確認できた。また,Si3N4,Sialonについてはばらつきがなくなり,耐食性向上の傾向は認められたが,更なる改良の必要性があることが明らかとなった。(結論)ナトリウムによる各種セラミックスの腐食は,おもに粒界部の不純物,焼結助材およびそれらを含んだ粒界相の非晶質性が原因となり,粒界から選択的に起こっている。そして,その粒界腐食; [Purpose] Research is carried out on the creation of advanced ceramics to be used under severe nuclear environment, as Frontier Materials Research, in order to attain an innovative improvement of fast reactor's performance by using their high heat-resisting, wear-resisting properties and so on. [Experimental method] As the first step of this research, the sodium exposure tests at 550$^{\circ}$C and 650$^{\circ}$C for 1000 hours and 4000 hours were carried out on varicus commercial ceramics to evaluate their sodium compatibility. Ahd some advanced ceramics were trially manufactured based on the proposed considerations to improve sodium compatibility of ceramics and tested at 550$^{\circ}$C and 650$^{\circ}$C for 1000 hours, in order to evaluate their sodium compatibility and the effects of their improvements. [Results] Sodium compatibility of various ceramics, which has been evaluated by their weight change resulted from sodium exposure tests, are summarized as follows; (1)Oxide ceramics like A1203 showed the relatively excellent corrosion resistance among sintered ceramics and small weight loss. On the other hand, Si based ceramics like Si$_{3}$N$_{4}$ and SiC showed higher weight loss and significant time and sodium temperature dependency of sodium corrosion. (2)All ZrO$_{2}$ samples increased their weight in contrast that almost all the other ceramics lost their weight. It is due to the sodium penetration into the materials and the generation of Na$_{2}$zrO$_{3}$ by the reaction between ZrO$_{2}$ and Na$_{2}$O on the surface. (3)The dominant corrosion mode was an grain boundary attack by sodium on sintered ceramics. One of main causes of grain boundary attack is what they contain SiO$_{2}$ as impurities and their grain boundaries are grassy. (4)Advanced Al$_{2}$O$_{3}$ showed negligible weight change comparing with conventional ones and excellent corrosion resistance. Advanced Si$_{3}$N$_{4}$ and Sialon showed smaller fluctuation of weight ...
• Source: /PNC-TN9410-93-106.pdf （fulltext）; https://jopss.jaea.go.jp/pdfdata/PNC-TN9410-93-106.pdf
• Access Restrictions: 限定公開
• Data Provider (Database): 国立情報学研究所 : 学術機関リポジトリデータベース（IRDB）（機関リポジトリ）; https://irdb.nii.ac.jp
• Original Data Provider (Database): 日本原子力研究開発機構 : JOPSS:JAEA Originated Papers Searching System

• Summary, etc.: 〔目的〕セラミックスの優れた耐熱性,耐摩耗性などの特性を原子力プラントに活かし,その安全性,信頼性,経済性の飛躍的向上を達成するため,原子力極限環境(高温,高放射線量,液体金属ナトリウム等)において使用可能なエンジニアリングセラミックスの創製に関する研究をフロンティア材料研究として進めている。そして...