ン酸による防食効果

Vol. 2， (1963) 

ン酸による防食効果

田中浩史，

文 秀 水

士 ︑ 山

中村勝一，

丹羽健夫

燃料被覆材 Al のリ

004 

A n t i c o r r o s i o n  E f f e c t  o f  P h o s p h o r i c  A c i d  o n   The  C l a d d i n g  M a t e r i a l  Al 

By Katsuichi NAKAMURA， Hidebumi SHIMIZU，  Hiroshi T ANAKA and  Takeo NIW A. 

Corrosion of the cladding material， aluminum， of the fuels of UTR‑B had became  in J uly 1962. 

In order to  prevent the growth of the corrosion

， 

we had added n‑phosphoric acid  to the moderator in concentration of 10‑100 ppm. 

From continuous measuring of pits'  dimensions， it  was observed that the corrosion  growth was prevented. 

十日﹁￨一E02NL

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﹁三 宮口 守お

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一

自

近畿大学原子炉UTR‑Bに使用している燃料被覆 材 (Al)に1962年7月，腐食現象が発生した。

腐食の進行を防ぐために1O"‑'100ppmの正リン酸を 減速材(軽水)中に加え，その後の腐食の進行状態を 測定し防食効果を確認した。以下これについて報告す る。

緒

燃料板は90%濃縮ウランを用いたMTR型で，燃料 1枚あたりの235Uの含有量は約22.5gである。 235U はA14Uの形で，Al中に一様に分散している，これ をさらにAlで被覆している。これが減速材の軽水中 に浸しである。液温は常温で17⁰"‑'28⁰C，減速材は循 環せず，かっ上部は開放されている。

燃料板が減速材に浸してあった時間は1961年11月9 日燃料装荷より， 1963年9月17日に至るまで約11060 時間であった。また原子炉の運転時間数は687時間，

リン酸を加えるまでの原子炉の運転時間数は123時間 で，浸水時間数は566時間である。

燃料板のようすをFig.1~乙示す。

料 板

燃

Fuel plate 

報文がある。腐食の進行を防止する目的で，減速材中 に正リン酸を加えた。加えた正リン酸の量は最初は 1脚 pmであった^o pH は3，電界伝導度は 8同 /cm であった。これでは酸性が強いので現在では10ppm， pHが5ぐらいになるようにしている。電気伝導度は 10，，‑，20μ

。

^{/cmである。}

法

腐食の進行状況は，被覆材表面に発生している腐食 孔の大きさの変化を継続的に測定するととにより観察 した。腐食孔の大きさの測定は，原子炉の運転を停止

‑ 21‑

~.lIJ 定

百 リ ン 酸 の 添 加

1962年7月燃料被覆材表面に著るしい腐食現象の発 生を見た。原子炉燃料被覆材の腐食については若干の

而皿

近畿大学原子力研究所年報

，た後，約20時間後燃料仮を取山し，克巳約50時間放 ぶ，乙のととから，肉食孔の大きさの分布はほぼ正規

t

したものを顕微鏡観察した。測定時の燃料表面にお 分布型となるととが分った。 (Fig.2) トるγ線の総量率は2'""'‑'10mrjhrであった。

測定に用いた顕微鏡はユニオン光学

KK

製シヤテリ

;の反射型金属顕微鏡で，その佑ー率は10倍の対物レン fと10倍の接眼レンズを組合せ100倍である。

腐食孔の形状は不規則な形であるので，視野におけ i最大径と，これにiLIfy方向の最大径の大きさを別々 :説みと PJate 1 Microphotograph of pit  )，その

1枚の燃料板の表側又は裏側について腐食孔の個数 は片側で，肉眼で観察できるもの約20個であった。そ の大きさを大きさの il~l}ょに並べ， 横軸 lζ 孔の径(ミ ク ロン)をとり縦軸に頻度パーセントをとり，また縦軸 の目盛を確率関数目盛で目盛ると，ほほ直線上になら

‑22‑

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企孔の Eとした アルミ ニウ ム 表 富は酸化 皮膜!と覆

1つれてお り，腐食 FL LI休は 硯察しに くいので との実験 では，肉} 食孔を中 心とした 表面の黒 色又は褐 色lと若色 した部分 の大きさ を測定し 7こ。Pla‑ te.11こ!肉 食孔の顕 微鋭写tI

を示す。

99.99  99.9 

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Fig.2‑a Pi t size distribution  (CDZ‑24 face) 

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(b) 

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腐食孔の大きさの分布 および時間的変化

• Btfor~ 3 HJ PO， 

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Fig.2‑b  Pit size distribution  (CDZ‑24  back) 

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察

Fig.3から明らかなとおり，アルミニウム被覆材の 軽水中における腐食は リン酸を軽水中に添加するこ とにより，ほとんどその進行が防止できる。腐食孔の 大きさが， リン酸添加前にくらべて小さくなったこと から考えて，被覆材表面に或る種の被膜が形成せられ たものと考えられる。この被膜の厚さは，腐食孔の大 きさの変化から推定すると，約50ミクロンであり，一 般の含水酸化アノレミニウム被膜より，厚いように思わ れる。おそらく，これは， リン酸アノレミなどの生成に よるものと考えられる。とのことはFig.3において，

リン酸添加後電気伝導度が，漸減することからも示唆 される。乙の点については，今後さらに追求する予定 で あ る 。 ( 1S64年3月31日受理)

H  考

Vo1.2， (1963) 

つぎに径の平均値及び標準備差の時間的変化をプロ ットすると， Fig.3のようになる。リン酸添加後の腐 食孔の大きさは約 290ミクロンで， リン酸添加によっ てその径には殆んど変化がなくなり，したがってアル ミニウムの腐食の進行が全く防止された事が確認され た。また標準偏差は約200ミクロンであった。なお参 考のために， リン酸添加前後における減速材のpHお よび電気伝導度の値をFig.3a， 3b!と示した。

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addH!PO: 

終りに，御協力下さった原因武夫助教授に厚く御礼 申し上げます。

(1) ]. K. Dawson : Chemical Aspects of Nu‑

clear  Reactovs， Vol.  2， 212， Butterwor‑

ths. 

(2)野村末雄:原子力学会誌， 2， No. 6， 337(1960).  (3)野村末雄:原子力学会誌， 2，No.8，468(1960). (4)野村末雄:原子力学会誌，2，No.10， 603(1960).  (5)野村末雄，他:第3回原子力シンポジウム報

告集，

1 I I  

‑18，131  (1959). 

( 6) R. K. Hart : Trans. Farad. Soc， 50，269 (19  54). 

(7) R. K. Hart : Trans. Farad. Soc， 53， 1020(19  57). 

(8)軽金属協会編:原子炉用アノレミニウム合金に関 する研究， 137  (1960). 

(9)川崎正之，他:金属学会 (1960).

(10)  R. A. V. Huddle : Al comf

， 

411 (1955). 

一 参 考 文 献 ‑

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Variation of Pit Size  (CDZ‑24 face)  Fig.3‑a 

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A. Ayres， et all  : ibid， 15， 1430(1958).  (12) J. E.  Draley， W. E. Ruther : ibid， 15， 714 

(1958). 

(13)  F. H. Krenz， A. E. Hunton : AECL， 758 (  1958). 

(14)長谷川正義，他:原子力工業，

60). 

(15)長崎隆吉:原子力工業， Vol. 6， 11  (1960).  (16)伊藤伍郎:原子力工業， Vo1. 6， 18 (1960). 

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140  120  100  5 

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Variation of Pit  Size  (CDZ‑24 back) 

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Fig.3‑b