JP3145600B2 - 水冷型原子炉又は関連設備における金属構成部の一般的な腐食と、該金属構成部の表面における割れの開始又は進展とを緩和する方法及び表面に酸化物皮膜を有している金属構成部 - Google Patents
水冷型原子炉又は関連設備における金属構成部の一般的な腐食と、該金属構成部の表面における割れの開始又は進展とを緩和する方法及び表面に酸化物皮膜を有している金属構成部Info
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- G21C17/0225—Chemical surface treatment, e.g. corrosion
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
- C23F11/00—Inhibiting corrosion of metallic material by applying inhibitors to the surface in danger of corrosion or adding them to the corrosive agent
- C23F11/08—Inhibiting corrosion of metallic material by applying inhibitors to the surface in danger of corrosion or adding them to the corrosive agent in other liquids
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- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C19/00—Arrangements for treating, for handling, or for facilitating the handling of, fuel or other materials which are used within the reactor, e.g. within its pressure vessel
- G21C19/28—Arrangements for introducing fluent material into the reactor core; Arrangements for removing fluent material from the reactor core
- G21C19/30—Arrangements for introducing fluent material into the reactor core; Arrangements for removing fluent material from the reactor core with continuous purification of circulating fluent material, e.g. by extraction of fission products deterioration or corrosion products, impurities, e.g. by cold traps
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高温水にさらされる構
成部品の腐食電位を減少させることに関する。本明細書
における「高温水」という用語は、温度が約１５０℃以
上の水、蒸気又はその復水を意味する。高温水は様々な
公知の装置、例えば、水脱気器、原子炉、蒸気によって
駆動される原動機において用いられ得る。
成部品の腐食電位を減少させることに関する。本明細書
における「高温水」という用語は、温度が約１５０℃以
上の水、蒸気又はその復水を意味する。高温水は様々な
公知の装置、例えば、水脱気器、原子炉、蒸気によって
駆動される原動機において用いられ得る。
【０００２】
【従来の技術】原子炉は発電所の発電、研究及び推進に
用いられている。原子炉圧力容器には原子炉冷却材、即
ち水が収容されており、原子炉冷却材は炉心から熱を除
去する。個別管路が加熱された水又は蒸気を蒸気発電機
又は蒸気タービンに移送し、そして循環水又は給水を圧
力容器に戻す。原子炉圧力容器の運転圧力及び運転温度
は、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）の場合、約７ＭＰａ及び
２８８℃であり、加圧水型原子炉（ＰＷＲ）の場合、約
１５ＭＰａ及び３２０℃である。ＢＷＲ及びＰＷＲで用
いられている材料は、様々な荷重、環境及び放射条件に
耐えなければならない。
用いられている。原子炉圧力容器には原子炉冷却材、即
ち水が収容されており、原子炉冷却材は炉心から熱を除
去する。個別管路が加熱された水又は蒸気を蒸気発電機
又は蒸気タービンに移送し、そして循環水又は給水を圧
力容器に戻す。原子炉圧力容器の運転圧力及び運転温度
は、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）の場合、約７ＭＰａ及び
２８８℃であり、加圧水型原子炉（ＰＷＲ）の場合、約
１５ＭＰａ及び３２０℃である。ＢＷＲ及びＰＷＲで用
いられている材料は、様々な荷重、環境及び放射条件に
耐えなければならない。
【０００３】高温水にさらされる材料には、例えば、炭
素鋼、合金鋼、ステンレス鋼、ニッケル基合金、コバル
ト基合金、及びジルコニウム基合金がある。水を使用す
る原子炉用のこれらの材料の念入りな選定及び処理にも
かかわらず、高温水にさらされる材料には腐食が発生す
る。このような腐食は様々な問題、例えば、応力腐食割
れ、隙間腐食、壊食、安全弁の膠着、及びガンマ線放射
Ｃｏ−６０同位元素の蓄積を引き起こす。
素鋼、合金鋼、ステンレス鋼、ニッケル基合金、コバル
ト基合金、及びジルコニウム基合金がある。水を使用す
る原子炉用のこれらの材料の念入りな選定及び処理にも
かかわらず、高温水にさらされる材料には腐食が発生す
る。このような腐食は様々な問題、例えば、応力腐食割
れ、隙間腐食、壊食、安全弁の膠着、及びガンマ線放射
Ｃｏ−６０同位元素の蓄積を引き起こす。
【０００４】応力腐食割れ（ＳＣＣ）は、高温水にさら
される原子炉構成部、例えば、構造部材、配管、締結具
及び溶接部に発生する公知の現象である。本明細書にお
いてＳＣＣとは、静的又は動的引張応力により広がる割
れと、割れ先端における腐食との組み合わせを意味す
る。原子炉構成部は様々な応力を受け易く、これらの応
力は、例えば、熱膨張差、原子炉冷却水の収容に要する
運転圧力、並びに他の応力源、例えば、溶接、冷間加工
及び他の非対称金属処理による残留応力等に関連する。
加えて、水の化学作用、溶接、隙間の幾何形状、熱処理
及び放射線は、構成部の金属のＳＣＣを発生し易くす
る。
される原子炉構成部、例えば、構造部材、配管、締結具
及び溶接部に発生する公知の現象である。本明細書にお
いてＳＣＣとは、静的又は動的引張応力により広がる割
れと、割れ先端における腐食との組み合わせを意味す
る。原子炉構成部は様々な応力を受け易く、これらの応
力は、例えば、熱膨張差、原子炉冷却水の収容に要する
運転圧力、並びに他の応力源、例えば、溶接、冷間加工
及び他の非対称金属処理による残留応力等に関連する。
加えて、水の化学作用、溶接、隙間の幾何形状、熱処理
及び放射線は、構成部の金属のＳＣＣを発生し易くす
る。
【０００５】周知のように、ＳＣＣは、酸素が約１ｐｐ
ｂから５ｐｐｂ又はそれ以上の濃度で原子炉水内に存在
するときに比較的高い割合で発生する。ＳＣＣは、酸
素、過酸化水素及び短寿命基のような酸化種が原子炉水
の放射線分解により発生するような高放射線束において
更に増加する。このような酸化種は、金属の電気化学的
腐食電位（ＥＣＰ）を高める。電気化学的腐食は、金属
表面上のアノード域からカソード域への電子の流れによ
って発生する。ＥＣＰは、腐食現象が発生する熱力学的
傾向の目安であり、そしてＳＣＣ、腐食疲労、腐食皮膜
厚さ増大及び一般的腐食等の程度を定める基本因子であ
る。
ｂから５ｐｐｂ又はそれ以上の濃度で原子炉水内に存在
するときに比較的高い割合で発生する。ＳＣＣは、酸
素、過酸化水素及び短寿命基のような酸化種が原子炉水
の放射線分解により発生するような高放射線束において
更に増加する。このような酸化種は、金属の電気化学的
腐食電位（ＥＣＰ）を高める。電気化学的腐食は、金属
表面上のアノード域からカソード域への電子の流れによ
って発生する。ＥＣＰは、腐食現象が発生する熱力学的
傾向の目安であり、そしてＳＣＣ、腐食疲労、腐食皮膜
厚さ増大及び一般的腐食等の程度を定める基本因子であ
る。
【０００６】ＢＷＲでは、炉心内の１次冷却水の放射線
分解によって水の小部分の正味分解が生じ、その化学反
応生成物として、Ｈ2 、Ｈ2 Ｏ2 、Ｏ2 、並びに酸化基
及び還元基が発生する。定常運転状態の場合、Ｏ2 、Ｈ
2 Ｏ2 及びＨ2 の平衡濃度が、再循環水とタービンに向
かう蒸気とに生ずる。このような濃度のＯ2 、Ｈ2 Ｏ 2
及びＨ2 は酸化性であり、その結果、敏感な構造材料の
粒界応力腐食割れ（ＩＧＳＣＣ（Intergranular Stress
Corrosion Cracking ））を促進し得る状態が生ずる。
敏感な材料のＩＧＳＣＣを軽減させるために用いられて
いる一方法は、水素水化学作用（ＨＷＣ）の適用であ
り、これにより、ＢＷＲ環境の酸化性の状態がより還元
性の高い状態に改変される。この効果は、水素ガスを原
子炉給水に加えることにより達成される。水素は、原子
炉容器に達すると、放射線分解により形成された酸化種
と金属表面で反応して水を再生し、これにより、金属表
面近辺の水中の溶存酸化種の濃度を低減させる。このよ
うな再結合反応の速度は、局所的な放射線の場と、水の
流量と、他の変数とに依存する。
分解によって水の小部分の正味分解が生じ、その化学反
応生成物として、Ｈ2 、Ｈ2 Ｏ2 、Ｏ2 、並びに酸化基
及び還元基が発生する。定常運転状態の場合、Ｏ2 、Ｈ
2 Ｏ2 及びＨ2 の平衡濃度が、再循環水とタービンに向
かう蒸気とに生ずる。このような濃度のＯ2 、Ｈ2 Ｏ 2
及びＨ2 は酸化性であり、その結果、敏感な構造材料の
粒界応力腐食割れ（ＩＧＳＣＣ（Intergranular Stress
Corrosion Cracking ））を促進し得る状態が生ずる。
敏感な材料のＩＧＳＣＣを軽減させるために用いられて
いる一方法は、水素水化学作用（ＨＷＣ）の適用であ
り、これにより、ＢＷＲ環境の酸化性の状態がより還元
性の高い状態に改変される。この効果は、水素ガスを原
子炉給水に加えることにより達成される。水素は、原子
炉容器に達すると、放射線分解により形成された酸化種
と金属表面で反応して水を再生し、これにより、金属表
面近辺の水中の溶存酸化種の濃度を低減させる。このよ
うな再結合反応の速度は、局所的な放射線の場と、水の
流量と、他の変数とに依存する。
【０００７】噴射された水素は、水中の酸化種、例えば
溶存酸素のレベル（量）を減少させ、その結果、水中の
金属のＥＣＰを低下させる。しかしながら、中性子若し
くはガンマ線照射の時間又は強度、及び水の流量の変動
のような因子により、相異なる原子炉内では相異なるレ
ベルの酸化種が発生する。従って、ＥＣＰを高温水内の
ＩＧＳＣＣからの保護に要する臨界電位以下に維持する
のに十分なほど酸化種のレベルを減少させるためには、
様々なレベルの水素が従来必要であった。本明細書にお
ける「臨界電位」という用語は、標準水素電極（ＳＨ
Ｅ）スケールに基づく約−２３０ｍＶから−３００ｍＶ
までの値の範囲以下の腐食電位を意味する。ＩＧＳＣＣ
は、ＥＣＰが臨界電位よりも高い系内では、加速された
速度で進み、そしてＥＣＰが臨界電位よりも低い系内で
は、比較的低い又は実質的にゼロの速度で進む。酸素の
ような酸化種を含有している水は、その水にさらされる
金属のＥＣＰを臨界電位よりも高くするのに対して、酸
化種がわずかしか又は全く存在しない水は、ＥＣＰを臨
界電位よりも低くする。
溶存酸素のレベル（量）を減少させ、その結果、水中の
金属のＥＣＰを低下させる。しかしながら、中性子若し
くはガンマ線照射の時間又は強度、及び水の流量の変動
のような因子により、相異なる原子炉内では相異なるレ
ベルの酸化種が発生する。従って、ＥＣＰを高温水内の
ＩＧＳＣＣからの保護に要する臨界電位以下に維持する
のに十分なほど酸化種のレベルを減少させるためには、
様々なレベルの水素が従来必要であった。本明細書にお
ける「臨界電位」という用語は、標準水素電極（ＳＨ
Ｅ）スケールに基づく約−２３０ｍＶから−３００ｍＶ
までの値の範囲以下の腐食電位を意味する。ＩＧＳＣＣ
は、ＥＣＰが臨界電位よりも高い系内では、加速された
速度で進み、そしてＥＣＰが臨界電位よりも低い系内で
は、比較的低い又は実質的にゼロの速度で進む。酸素の
ような酸化種を含有している水は、その水にさらされる
金属のＥＣＰを臨界電位よりも高くするのに対して、酸
化種がわずかしか又は全く存在しない水は、ＥＣＰを臨
界電位よりも低くする。
【０００８】酸化種を含有している炉水と接触している
ステンレス鋼の腐食電位は、水素を給水内に噴射するこ
とにより、臨界電位以下に低減させることができる。給
水への水素追加流量が適当であれば、ＩＧＳＣＣの阻止
に要する条件を原子炉のいくつかの箇所に達成すること
ができる。原子炉システムの相異なる箇所では、相異な
るレベルの水素追加が必要である。炉心の高放射線束内
で、又は酸化性陽イオン不純物、例えば、第二銅イオン
が存在するときに、ＥＣＰを減少させるためには、水素
噴射のレベルを大いに高める必要がある。
ステンレス鋼の腐食電位は、水素を給水内に噴射するこ
とにより、臨界電位以下に低減させることができる。給
水への水素追加流量が適当であれば、ＩＧＳＣＣの阻止
に要する条件を原子炉のいくつかの箇所に達成すること
ができる。原子炉システムの相異なる箇所では、相異な
るレベルの水素追加が必要である。炉心の高放射線束内
で、又は酸化性陽イオン不純物、例えば、第二銅イオン
が存在するときに、ＥＣＰを減少させるためには、水素
噴射のレベルを大いに高める必要がある。
【０００９】ＢＷＲで用いられている３０４型ステンレ
ス鋼（１８％〜２０％のＣｒと、８％〜１０．５％のＮ
ｉと、２％のＭｎとを含有している）のＩＧＳＣＣは、
ステンレス鋼のＥＣＰを−０．２３０Ｖ（ＳＨＥ）より
も低い値に減少させることにより軽減し得るものである
ことがわかっている。この目的を達成する有効な方法
は、ＨＷＣを用いることである。しかしながら、ＥＣＰ
を臨界電位よりも低くするために必要なほど多量の、例
えば、約２００ｐｐｂ以上の水素を追加すると、短寿命
Ｎ−１６種の蒸気への混入により、蒸気駆動タービン部
における放射レベルが高まるおそれがある。ほとんどの
ＢＷＲでは、圧力容器内部構成部品のＩＧＳＣＣの軽減
に要する量の水素の追加により、主蒸気管路放射線モニ
タ指示量が５倍から８倍までに増加する。この主蒸気管
路放射線の増加は環境放射線量率を高め、それは許容し
得ない値にすら達するおそれがあり、従って、遮蔽と放
射線照射制御とに多額の投資が必要になるおそれがあ
る。このため、最近の研究は、最小レベルの水素を用い
ることにより主蒸気放射線量率の増加を最小限に抑え
て、ＨＷＣの利点を活用することに集中している。
ス鋼（１８％〜２０％のＣｒと、８％〜１０．５％のＮ
ｉと、２％のＭｎとを含有している）のＩＧＳＣＣは、
ステンレス鋼のＥＣＰを−０．２３０Ｖ（ＳＨＥ）より
も低い値に減少させることにより軽減し得るものである
ことがわかっている。この目的を達成する有効な方法
は、ＨＷＣを用いることである。しかしながら、ＥＣＰ
を臨界電位よりも低くするために必要なほど多量の、例
えば、約２００ｐｐｂ以上の水素を追加すると、短寿命
Ｎ−１６種の蒸気への混入により、蒸気駆動タービン部
における放射レベルが高まるおそれがある。ほとんどの
ＢＷＲでは、圧力容器内部構成部品のＩＧＳＣＣの軽減
に要する量の水素の追加により、主蒸気管路放射線モニ
タ指示量が５倍から８倍までに増加する。この主蒸気管
路放射線の増加は環境放射線量率を高め、それは許容し
得ない値にすら達するおそれがあり、従って、遮蔽と放
射線照射制御とに多額の投資が必要になるおそれがあ
る。このため、最近の研究は、最小レベルの水素を用い
ることにより主蒸気放射線量率の増加を最小限に抑え
て、ＨＷＣの利点を活用することに集中している。
【００１０】この目的を達成する有効な方法は、ステン
レス鋼表面をパラジウム又は他の貴金属で被覆又は合金
化することである。ステンレス鋼表面上のパラジウムの
存在は、−０．２３０Ｖ（ＳＨＥ）の所要ＩＧＳＣＣ臨
界電位に達するのに要する水素を減少させる。パラジウ
ム被覆に現在用いられている技術には、例えば、電気め
っき、無電解めっき、プラズマ溶着及び関連高真空技術
がある。パラジウム合金化は、標準合金製造技術を用い
て行われてきた。両方式とも現場外技術であり、原子炉
運転中には実施できないものである。
レス鋼表面をパラジウム又は他の貴金属で被覆又は合金
化することである。ステンレス鋼表面上のパラジウムの
存在は、−０．２３０Ｖ（ＳＨＥ）の所要ＩＧＳＣＣ臨
界電位に達するのに要する水素を減少させる。パラジウ
ム被覆に現在用いられている技術には、例えば、電気め
っき、無電解めっき、プラズマ溶着及び関連高真空技術
がある。パラジウム合金化は、標準合金製造技術を用い
て行われてきた。両方式とも現場外技術であり、原子炉
運転中には実施できないものである。
【００１１】アンダースン（Andresen）等に付与された
米国特許番号第５１３５７０９号は、高温水にさらされ
る炭素鋼、合金鋼、ステンレス鋼、ニッケル基合金又は
コバルト基合金から形成されている部品のＥＣＰの低減
を、この部品を貴金属の触媒層を有するように形成する
ことにより達成する方法を開示している。この引用特許
における「貴金属」という用語は、白金と、パラジウム
と、オスミウムと、ルテニウムと、イリジウムと、ロジ
ウムと、これらの混合物とから成っている金属群から選
択された金属を意味する。
米国特許番号第５１３５７０９号は、高温水にさらされ
る炭素鋼、合金鋼、ステンレス鋼、ニッケル基合金又は
コバルト基合金から形成されている部品のＥＣＰの低減
を、この部品を貴金属の触媒層を有するように形成する
ことにより達成する方法を開示している。この引用特許
における「貴金属」という用語は、白金と、パラジウム
と、オスミウムと、ルテニウムと、イリジウムと、ロジ
ウムと、これらの混合物とから成っている金属群から選
択された金属を意味する。
【００１２】原子炉において、原子炉の炉心内の水の放
射線分解により生じた水中の比較的高レベルの酸化種、
例えば、２００ｐｐｂ以上に達する酸素により、ＥＣＰ
は更に高くなる。米国特許番号第５１３５７０９号に開
示されている方法は更に、酸化種と結合し得る還元種を
高温水内に存在させることを包含している。この公知の
方法によれば、炉心外の材料を適切に保護するために、
高濃度、即ち約１００ｐｐｂ以上の水素を加えなければ
ならず、又、炉心内の材料を保護するために、更に高い
濃度の水素を必要とする。白金又はパラジウムを加える
ことにより、脱気酸性水溶液にさらされるステンレス鋼
のＥＣＰを増加させることができることも知られてお
り、これにより、ステンレス鋼に不動態酸化物層を形成
し、そして更なる腐食を減少させることができる。
射線分解により生じた水中の比較的高レベルの酸化種、
例えば、２００ｐｐｂ以上に達する酸素により、ＥＣＰ
は更に高くなる。米国特許番号第５１３５７０９号に開
示されている方法は更に、酸化種と結合し得る還元種を
高温水内に存在させることを包含している。この公知の
方法によれば、炉心外の材料を適切に保護するために、
高濃度、即ち約１００ｐｐｂ以上の水素を加えなければ
ならず、又、炉心内の材料を保護するために、更に高い
濃度の水素を必要とする。白金又はパラジウムを加える
ことにより、脱気酸性水溶液にさらされるステンレス鋼
のＥＣＰを増加させることができることも知られてお
り、これにより、ステンレス鋼に不動態酸化物層を形成
し、そして更なる腐食を減少させることができる。
【００１３】貴金属の触媒層を前述の合金群の一合金上
に形成することは、ＢＷＲの水中に存在している水素の
ような還元種と、酸素又は過酸化水素のような酸化種と
の再結合のための触媒作用をもたらす。合金の表面にお
けるこのような触媒作用は、合金のＥＣＰを、ＩＧＳＣ
Ｃが最小になる臨界電位よりも低い値に低減させること
ができる。その結果、高温水に水素を追加することによ
る効果、即ち、合金で作成されていると共に噴射水にさ
らされている部品のＥＣＰを低下させる効果は、大いに
増大する。
に形成することは、ＢＷＲの水中に存在している水素の
ような還元種と、酸素又は過酸化水素のような酸化種と
の再結合のための触媒作用をもたらす。合金の表面にお
けるこのような触媒作用は、合金のＥＣＰを、ＩＧＳＣ
Ｃが最小になる臨界電位よりも低い値に低減させること
ができる。その結果、高温水に水素を追加することによ
る効果、即ち、合金で作成されていると共に噴射水にさ
らされている部品のＥＣＰを低下させる効果は、大いに
増大する。
【００１４】３０４型ステンレス鋼のＩＧＳＣＣ保護の
最も重要な要件は、そのＥＣＰを保護電位、即ち、−
０．２３０Ｖ（ＳＨＥ）よりも低い値に低下させること
である。この電位を得る方法は、重要ではなく、例え
ば、合金化若しくはドーピングによって、又は他の任意
の方法によってもよい。酸化物皮膜を適当な材料（例え
ば、パラジウム）でドープすれば、比較的低いＥＣＰの
状態を十分実現し得ることがわかっている。最近の研究
によれば、ドーピング用元素（パラジウム）は、厚さが
約２００オングストローム〜３００オングストロームで
あれば、上述の電位低減の利益をもたらすのに十分であ
る。このことは驚くべきことではない。なぜならＥＣＰ
は１つの界面特性であり、従って、ドーピングのような
方法によって界面を変更すれば、そのＥＣＰも変化する
からである。重要な要件は、ドープした表面にドーピン
グ元素を長時間にわたって残存させることによりドーピ
ング作用を最大限に活用することである。
最も重要な要件は、そのＥＣＰを保護電位、即ち、−
０．２３０Ｖ（ＳＨＥ）よりも低い値に低下させること
である。この電位を得る方法は、重要ではなく、例え
ば、合金化若しくはドーピングによって、又は他の任意
の方法によってもよい。酸化物皮膜を適当な材料（例え
ば、パラジウム）でドープすれば、比較的低いＥＣＰの
状態を十分実現し得ることがわかっている。最近の研究
によれば、ドーピング用元素（パラジウム）は、厚さが
約２００オングストローム〜３００オングストロームで
あれば、上述の電位低減の利益をもたらすのに十分であ
る。このことは驚くべきことではない。なぜならＥＣＰ
は１つの界面特性であり、従って、ドーピングのような
方法によって界面を変更すれば、そのＥＣＰも変化する
からである。重要な要件は、ドープした表面にドーピン
グ元素を長時間にわたって残存させることによりドーピ
ング作用を最大限に活用することである。
【００１５】米国特許出願番号第０８／１４３５１３
号、即ち、本発明の部分継続出願の親出願は、ステンレ
ス鋼又は他の金属の表面と接触している高温水内に熱分
解し得る貴金属化合物を噴射することにより、貴金属を
これらのステンレス鋼又は他の金属の金属表面に現場で
施す新しい方法を開示している。この方法は、酸化物皮
膜を貴金属でドープし、Ｈ2 とＯ2 との再結合に十分な
触媒作用をもたらして、金属表面のＥＣＰを所要保護値
に減少させるものである。この貴金属ドーピング方法
は、その環境においてＨ2 ／Ｏ2 モル比が２よりも大き
いときにステンレス鋼における割れの開始（核形成）及
び成長の抑制に有効であることが明らかにされている。
号、即ち、本発明の部分継続出願の親出願は、ステンレ
ス鋼又は他の金属の表面と接触している高温水内に熱分
解し得る貴金属化合物を噴射することにより、貴金属を
これらのステンレス鋼又は他の金属の金属表面に現場で
施す新しい方法を開示している。この方法は、酸化物皮
膜を貴金属でドープし、Ｈ2 とＯ2 との再結合に十分な
触媒作用をもたらして、金属表面のＥＣＰを所要保護値
に減少させるものである。この貴金属ドーピング方法
は、その環境においてＨ2 ／Ｏ2 モル比が２よりも大き
いときにステンレス鋼における割れの開始（核形成）及
び成長の抑制に有効であることが明らかにされている。
【００１６】
【発明の概要】本発明は、同じ目的、即ち、ステンレス
鋼又は他の金属における割れ成長の緩和又は抑止を達成
する代替的な現場ドーピング方法である。これは、ＩＧ
ＳＣＣを起こし易い金属表面に非貴金属、例えばジルコ
ニウム又はチタンをドープ又は被覆することにより達成
される。本発明は、水素の追加なしに金属電位を負方向
に偏向させるものである。
鋼又は他の金属における割れ成長の緩和又は抑止を達成
する代替的な現場ドーピング方法である。これは、ＩＧ
ＳＣＣを起こし易い金属表面に非貴金属、例えばジルコ
ニウム又はチタンをドープ又は被覆することにより達成
される。本発明は、水素の追加なしに金属電位を負方向
に偏向させるものである。
【００１７】本発明のドーピング方法は、ジルコニウ
ム、チタン又は他の非貴金属を含有している化合物の溶
液又は懸濁液を水冷型原子炉の水内に噴射する工程を包
含している。選択される非貴金属は、ステンレス鋼又は
他の金属の表面に混入又は付着したときにその表面の耐
食性を高める性質を有していなければならない。選択さ
れる化合物は、原子炉発熱状態の下で分解して、選択さ
れた非貴金属のイオン又は原子を放出する性質を有して
いなければならず、このイオン又は原子は、ステンレス
鋼又は他の金属の表面に形成された酸化物皮膜に混入又
は付着する。この目的に好適な化合物は、有機金属化合
物であるジルコニウム・アセチルアセトナートである
が、有機性、有機金属性又は無機性の他のジルコニウム
化合物も、この目的のために用いることができる。炉水
内のジルコニウムの濃度は好ましくは、１００ｐｐｂ以
下の範囲にある。
ム、チタン又は他の非貴金属を含有している化合物の溶
液又は懸濁液を水冷型原子炉の水内に噴射する工程を包
含している。選択される非貴金属は、ステンレス鋼又は
他の金属の表面に混入又は付着したときにその表面の耐
食性を高める性質を有していなければならない。選択さ
れる化合物は、原子炉発熱状態の下で分解して、選択さ
れた非貴金属のイオン又は原子を放出する性質を有して
いなければならず、このイオン又は原子は、ステンレス
鋼又は他の金属の表面に形成された酸化物皮膜に混入又
は付着する。この目的に好適な化合物は、有機金属化合
物であるジルコニウム・アセチルアセトナートである
が、有機性、有機金属性又は無機性の他のジルコニウム
化合物も、この目的のために用いることができる。炉水
内のジルコニウムの濃度は好ましくは、１００ｐｐｂ以
下の範囲にある。
【００１８】噴射後、ジルコニウム化合物は分解して、
ジルコニウムが、水に浸されたステンレス鋼又は他の金
属製構成部の表面に付着する。例えば、ステンレス鋼の
場合、ジルコニウムは有機金属化合物の熱分解によりス
テンレス鋼表面の酸化物皮膜に混入し、その場合、ジル
コニウムのイオン又は原子が明らかに酸化物皮膜内の
鉄、ニッケル及び（又は）クロム原子と置換し、その結
果、ジルコニウムでドープした酸化物皮膜が生ずる。酸
化物皮膜は、ニッケルと、鉄と、クロムの酸化物との混
合物を含んでいるものと考えられる。代替的には、ジル
コニウムを微細分割金属の形態で酸化物皮膜の表面内又
は表面上に付着させてもよい。付着中に、ジルコニウム
は、ステンレス鋼表面に存在している任意の割れの内側
に付着する。ジルコニウムは、割れの口部の周囲と、割
れの内部とに付着する。このドーピング技術は、ステン
レス鋼表面、特に割れの内面のＥＣＰを臨界ＥＣＰ以下
に減少させる。従って、この方法は、高温水環境におい
て水素が存在していなくても、ステンレス鋼又は他の金
属における割れの開始及び成長の抑制に有効である。
ジルコニウムが、水に浸されたステンレス鋼又は他の金
属製構成部の表面に付着する。例えば、ステンレス鋼の
場合、ジルコニウムは有機金属化合物の熱分解によりス
テンレス鋼表面の酸化物皮膜に混入し、その場合、ジル
コニウムのイオン又は原子が明らかに酸化物皮膜内の
鉄、ニッケル及び（又は）クロム原子と置換し、その結
果、ジルコニウムでドープした酸化物皮膜が生ずる。酸
化物皮膜は、ニッケルと、鉄と、クロムの酸化物との混
合物を含んでいるものと考えられる。代替的には、ジル
コニウムを微細分割金属の形態で酸化物皮膜の表面内又
は表面上に付着させてもよい。付着中に、ジルコニウム
は、ステンレス鋼表面に存在している任意の割れの内側
に付着する。ジルコニウムは、割れの口部の周囲と、割
れの内部とに付着する。このドーピング技術は、ステン
レス鋼表面、特に割れの内面のＥＣＰを臨界ＥＣＰ以下
に減少させる。従って、この方法は、高温水環境におい
て水素が存在していなくても、ステンレス鋼又は他の金
属における割れの開始及び成長の抑制に有効である。
【００１９】更に、ジルコニウムは割れの内部から急速
に消失しない。なぜなら、割れの口部での流体流が高速
であっても、割れの内部での流体流は低速だからであ
る。このことは、重要な利点である。というのは、高速
流体流状態の下で大部分の表面ジルコニウムが除去され
たとしても、割れ緩和の達成は、依然として可能だから
である。
に消失しない。なぜなら、割れの口部での流体流が高速
であっても、割れの内部での流体流は低速だからであ
る。このことは、重要な利点である。というのは、高速
流体流状態の下で大部分の表面ジルコニウムが除去され
たとしても、割れ緩和の達成は、依然として可能だから
である。
【００２０】
【実施例】沸騰水型原子炉内の流体流を図１により概説
する。給水が給水入口１２と給水スパージャ１４とを経
て、原子炉圧力容器（ＲＰＶ）１０内に送り込まれる。
給水スパージャ１４は、給水をＲＰＶ１０内に周方向に
分配する適当な開口を有している環状（リング形状の）
管である。炉心スプレイ入口１１からの水が、炉心スプ
レイ管路１３を経て炉心スプレイ・スパージャ１５に供
給される。給水スパージャ１４からの給水は、ＲＰＶ１
０と炉心シュラウド１８との間のダウンカマ（降水）環
状域１６を下方に通流する。炉心シュラウド１８は炉心
２０を囲んでいるステンレス鋼製シリンダであり、炉心
２０は多数の燃料集合体２２（図１にはその２×２配列
を２組のみを図示）を含んでいる。各燃料集合体は、頂
部が頂部ガイド１９によって支持されていると共に、底
部が炉心板２１によって支持されている。ダウンカマ環
状域１６を通流した水は、炉心下部プレナム２４に流れ
る。
する。給水が給水入口１２と給水スパージャ１４とを経
て、原子炉圧力容器（ＲＰＶ）１０内に送り込まれる。
給水スパージャ１４は、給水をＲＰＶ１０内に周方向に
分配する適当な開口を有している環状（リング形状の）
管である。炉心スプレイ入口１１からの水が、炉心スプ
レイ管路１３を経て炉心スプレイ・スパージャ１５に供
給される。給水スパージャ１４からの給水は、ＲＰＶ１
０と炉心シュラウド１８との間のダウンカマ（降水）環
状域１６を下方に通流する。炉心シュラウド１８は炉心
２０を囲んでいるステンレス鋼製シリンダであり、炉心
２０は多数の燃料集合体２２（図１にはその２×２配列
を２組のみを図示）を含んでいる。各燃料集合体は、頂
部が頂部ガイド１９によって支持されていると共に、底
部が炉心板２１によって支持されている。ダウンカマ環
状域１６を通流した水は、炉心下部プレナム２４に流れ
る。
【００２１】その後、水は炉心２０内に配設されている
燃料集合体２２に入り、燃料集合体２２内で沸騰境界層
（図示していない）が形成される。水と蒸気との混合
物、即ち気水混合物が、シュラウド頭部２８の下方の炉
心上部プレナム２６に流入する。炉心上部プレナム２６
は、炉心２０を出た気水混合物を受け入れた後に、垂直
なスタンドパイプ（管柱）３０に送り込む。スタンドパ
イプ３０は、シュラウド頭部２８上に配設されていると
共に、炉心上部プレナム２６と流体連通している。
燃料集合体２２に入り、燃料集合体２２内で沸騰境界層
（図示していない）が形成される。水と蒸気との混合
物、即ち気水混合物が、シュラウド頭部２８の下方の炉
心上部プレナム２６に流入する。炉心上部プレナム２６
は、炉心２０を出た気水混合物を受け入れた後に、垂直
なスタンドパイプ（管柱）３０に送り込む。スタンドパ
イプ３０は、シュラウド頭部２８上に配設されていると
共に、炉心上部プレナム２６と流体連通している。
【００２２】気水混合物はスタンドパイプ３０を通流し
て、軸流遠心型の気水分離器３２に流入する。分離され
た液相の水は、混合プレナム３３内で給水と混合し、こ
の混合水はその後、ダウンカマ環状域１６を経て炉心２
０に戻る。蒸気は蒸気乾燥器３４を通って蒸気ドーム３
６に入る。この蒸気は蒸気出口３８を経て、ＲＰＶ１０
から流出する。
て、軸流遠心型の気水分離器３２に流入する。分離され
た液相の水は、混合プレナム３３内で給水と混合し、こ
の混合水はその後、ダウンカマ環状域１６を経て炉心２
０に戻る。蒸気は蒸気乾燥器３４を通って蒸気ドーム３
６に入る。この蒸気は蒸気出口３８を経て、ＲＰＶ１０
から流出する。
【００２３】ＢＷＲは又、冷却材再循環系を含んでお
り、この系は、所要の出力密度を得るのに必要な炉心を
通る強制対流流れを供給する。この水の一部は、ダウン
カマ環状域１６の下端から再循環水出口４３を経て吸引
されて、遠心再循環ポンプ（図示していない）によって
再循環水入口４５を経てジェットポンプ・アセンブリ４
２（１つのみを図示）内に圧送される。ＢＷＲは２つの
再循環ポンプを有しており、各ポンプは、複数のジェッ
トポンプ・アセンブリ用の駆動流を供給する。この加圧
された駆動流は、入口立上り管４７、エルボ４８及び入
口ミキサ４６を順に通って、各ジェットポンプ・ノズル
４４に供給される。代表的なＢＷＲは、１６個〜２４個
の入口ミキサを有している。
り、この系は、所要の出力密度を得るのに必要な炉心を
通る強制対流流れを供給する。この水の一部は、ダウン
カマ環状域１６の下端から再循環水出口４３を経て吸引
されて、遠心再循環ポンプ（図示していない）によって
再循環水入口４５を経てジェットポンプ・アセンブリ４
２（１つのみを図示）内に圧送される。ＢＷＲは２つの
再循環ポンプを有しており、各ポンプは、複数のジェッ
トポンプ・アセンブリ用の駆動流を供給する。この加圧
された駆動流は、入口立上り管４７、エルボ４８及び入
口ミキサ４６を順に通って、各ジェットポンプ・ノズル
４４に供給される。代表的なＢＷＲは、１６個〜２４個
の入口ミキサを有している。
【００２４】本発明は、ＢＷＲ内のステンレス鋼及び他
の金属の表面（表面に形成された割れの内部を含めて）
をジルコニウム、チタン又は他の非貴金属で被覆又はド
ープする現場技術である。これは、ジルコニウム、チタ
ン又は他の非貴金属を含有している化合物をＢＷＲの高
温水内に噴射することにより達成される。本発明の開示
に当たり、特にステンレス鋼表面のジルコニウム・ドー
ピングについて説明するが、ジルコニウムの代わりに他
の非貴金属（例えば、ニオブ、イットリウム、タングス
テン、バナジウム、チタン等）を用い得ることと、ステ
ンレス鋼以外の合金（例えば、ニッケル基合金、炭素
鋼、低合金鋼等）で製造された構成部の表面を本発明の
方法を用いてドープして、ＥＣＰの低減を達成し得るこ
ととを理解されたい。
の金属の表面（表面に形成された割れの内部を含めて）
をジルコニウム、チタン又は他の非貴金属で被覆又はド
ープする現場技術である。これは、ジルコニウム、チタ
ン又は他の非貴金属を含有している化合物をＢＷＲの高
温水内に噴射することにより達成される。本発明の開示
に当たり、特にステンレス鋼表面のジルコニウム・ドー
ピングについて説明するが、ジルコニウムの代わりに他
の非貴金属（例えば、ニオブ、イットリウム、タングス
テン、バナジウム、チタン等）を用い得ることと、ステ
ンレス鋼以外の合金（例えば、ニッケル基合金、炭素
鋼、低合金鋼等）で製造された構成部の表面を本発明の
方法を用いてドープして、ＥＣＰの低減を達成し得るこ
ととを理解されたい。
【００２５】好ましくは、ジルコニウム化合物は給水入
口１２（図１を参照）の上流点で噴射される。炉心内の
高温と、ガンマ線及び中性子線放射とが、ジルコニウム
化合物を分解するように作用し、これにより、ジルコニ
ウムのイオン又は原子が自由になって、ＢＷＲ内の酸化
ステンレス鋼表面を被覆する酸化物皮膜に付着する。こ
の目的に適用し得る１つのジルコニウムを含有している
化合物（ジルコニウム含有化合物）は、有機金属化合物
であるジルコニウム・アセチルアセトナートである。し
かしながら、有機性、有機金属性及び無機性の他のジル
コニウム化合物も、この目的のために用いることができ
る。
口１２（図１を参照）の上流点で噴射される。炉心内の
高温と、ガンマ線及び中性子線放射とが、ジルコニウム
化合物を分解するように作用し、これにより、ジルコニ
ウムのイオン又は原子が自由になって、ＢＷＲ内の酸化
ステンレス鋼表面を被覆する酸化物皮膜に付着する。こ
の目的に適用し得る１つのジルコニウムを含有している
化合物（ジルコニウム含有化合物）は、有機金属化合物
であるジルコニウム・アセチルアセトナートである。し
かしながら、有機性、有機金属性及び無機性の他のジル
コニウム化合物も、この目的のために用いることができ
る。
【００２６】有機金属パラジウム化合物であるパラジウ
ム・アセチルアセトナートを、高温再循環流路ループの
一部を形成しているオートクレーブ内に噴射することに
より、パラジウムをドープした３０４型ステンレス鋼の
ＥＣＰ応答を測定するために実験を行った。オートクレ
ーブは、３０４型ステンレス鋼製の一定伸び率引っ張り
（ＣＥＲＴ）試料と、やはり３０４型ステンレス鋼製の
ステンレス鋼先端電極とを有しているものであり、ＥＣ
Ｐ測定用の基準電極は、Ｃｕ／Ｃｕ2 Ｏ／ＺｒＯ2 型基
準電極と、外部圧力均衡Ａｇ／ＡｇＣｌ，０．１Ｍ−Ｋ
Ｃｌ基準電極とから成っているものであった。再循環流
路ループにはオートクレーブ内で５５０゜Ｆに加熱され
た脱イオン水を流した。流出水の酸素含量は、２００ｐ
ｐｂであった。
ム・アセチルアセトナートを、高温再循環流路ループの
一部を形成しているオートクレーブ内に噴射することに
より、パラジウムをドープした３０４型ステンレス鋼の
ＥＣＰ応答を測定するために実験を行った。オートクレ
ーブは、３０４型ステンレス鋼製の一定伸び率引っ張り
（ＣＥＲＴ）試料と、やはり３０４型ステンレス鋼製の
ステンレス鋼先端電極とを有しているものであり、ＥＣ
Ｐ測定用の基準電極は、Ｃｕ／Ｃｕ2 Ｏ／ＺｒＯ2 型基
準電極と、外部圧力均衡Ａｇ／ＡｇＣｌ，０．１Ｍ−Ｋ
Ｃｌ基準電極とから成っているものであった。再循環流
路ループにはオートクレーブ内で５５０゜Ｆに加熱され
た脱イオン水を流した。流出水の酸素含量は、２００ｐ
ｐｂであった。
【００２７】パラジウム・アセチルアセトナート噴射溶
液は、例えば、５２．６ｍｇのパラジウム・アセチルア
セトナート粉末を４０ｍｌのエタノールに溶かすことに
より調製された。このエタノール溶液は次いで水で希釈
され、その後、１０ｍｌのエタノールが溶液に加えら
れ、次いで、溶液は１リットルの体積になるまで希釈さ
れた。その濃度範囲は明らかに可変である。代替的に
は、エタノールを用いずに、水にパラジウム・アセチル
アセトナート粉末を混ぜることにより水基懸濁液を生成
してもよい。本発明によるジルコニウム・アセチルアセ
トナート噴射溶液又は懸濁液は、同様にして調製するこ
とができる。
液は、例えば、５２．６ｍｇのパラジウム・アセチルア
セトナート粉末を４０ｍｌのエタノールに溶かすことに
より調製された。このエタノール溶液は次いで水で希釈
され、その後、１０ｍｌのエタノールが溶液に加えら
れ、次いで、溶液は１リットルの体積になるまで希釈さ
れた。その濃度範囲は明らかに可変である。代替的に
は、エタノールを用いずに、水にパラジウム・アセチル
アセトナート粉末を混ぜることにより水基懸濁液を生成
してもよい。本発明によるジルコニウム・アセチルアセ
トナート噴射溶液又は懸濁液は、同様にして調製するこ
とができる。
【００２８】一実験において、エタノールと水との混合
液に溶かされたパラジウム・アセチルアセトナート化合
物は、噴射ポンプを用いて流路ループ内の主ポンプの入
口側に、オートクレーブ（５５０゜Ｆ）に入る溶液のパ
ラジウム濃度が約５８ｐｐｂになるような流量で噴射さ
れた。他の実験では、パラジウム・アセチルアセトナー
ト化合物は、オートクレーブに入る溶液のパラジウム濃
度が約９６ｐｐｂになるような流量で噴射された。これ
らの実験の結果を図２に示す。
液に溶かされたパラジウム・アセチルアセトナート化合
物は、噴射ポンプを用いて流路ループ内の主ポンプの入
口側に、オートクレーブ（５５０゜Ｆ）に入る溶液のパ
ラジウム濃度が約５８ｐｐｂになるような流量で噴射さ
れた。他の実験では、パラジウム・アセチルアセトナー
ト化合物は、オートクレーブに入る溶液のパラジウム濃
度が約９６ｐｐｂになるような流量で噴射された。これ
らの実験の結果を図２に示す。
【００２９】５８ｐｐｂのパラジウムでドープした試料
の場合、ＥＣＰはＨ2 ／Ｏ2 モル比が２のときに、−
０．２２０Ｖ（ＳＨＥ）の値に達するのに対して、同じ
モル比のときに、９６ｐｐｂのパラジウムでドープした
試料は、−０．５２０Ｖ（ＳＨＥ）のＥＣＰを示す。後
者の試料はほとんど、純粋な白金又は純粋なパラジウム
の試料のように挙動した。従って、３０４型ステンレス
鋼のパラジウム・ドーピングにより、Ｈ2 ／Ｏ2 モル比
が２〜２．５のときにＩＧＳＣＣ保護電位が生じ得る。
同じモル比の場合に、ドープしなかった３０４型ステン
レス鋼のＥＣＰは、−０．０２０Ｖ（ＳＨＥ）であっ
た。この値はＩＧＳＣＣ保護電位、即ち−０．２３０Ｖ
（ＳＨＥ）よりもかなり高い。しかしながら、パラジウ
ム・ドーピングの利益を得るためには、水素追加が依然
として必要であるが、その量は、パラジウムが存在して
いない場合に必要な量よりもはるかに少ない。
の場合、ＥＣＰはＨ2 ／Ｏ2 モル比が２のときに、−
０．２２０Ｖ（ＳＨＥ）の値に達するのに対して、同じ
モル比のときに、９６ｐｐｂのパラジウムでドープした
試料は、−０．５２０Ｖ（ＳＨＥ）のＥＣＰを示す。後
者の試料はほとんど、純粋な白金又は純粋なパラジウム
の試料のように挙動した。従って、３０４型ステンレス
鋼のパラジウム・ドーピングにより、Ｈ2 ／Ｏ2 モル比
が２〜２．５のときにＩＧＳＣＣ保護電位が生じ得る。
同じモル比の場合に、ドープしなかった３０４型ステン
レス鋼のＥＣＰは、−０．０２０Ｖ（ＳＨＥ）であっ
た。この値はＩＧＳＣＣ保護電位、即ち−０．２３０Ｖ
（ＳＨＥ）よりもかなり高い。しかしながら、パラジウ
ム・ドーピングの利益を得るためには、水素追加が依然
として必要であるが、その量は、パラジウムが存在して
いない場合に必要な量よりもはるかに少ない。
【００３０】ニッケル基合金である合金１８２の割れに
対するパラジウム・ドーピングの割れ緩和効果を示すた
めに、更に実験を行った。合金１８２試料は９６ｐｐｂ
のパラジウムでドープされた。過剰の水素を有してい
る、即ち、Ｈ2 ／Ｏ2 モル比が２よりも大きい５５０゜
ＦのＢＷＲ水内で割れの成長が測定された。この実験の
結果を図３に示す。
対するパラジウム・ドーピングの割れ緩和効果を示すた
めに、更に実験を行った。合金１８２試料は９６ｐｐｂ
のパラジウムでドープされた。過剰の水素を有してい
る、即ち、Ｈ2 ／Ｏ2 モル比が２よりも大きい５５０゜
ＦのＢＷＲ水内で割れの成長が測定された。この実験の
結果を図３に示す。
【００３１】図３は、パラジウムでドープした合金１８
２試料の割れ成長挙動を示し、溶存酸素濃度は７６０時
間にわたって２４０ｐｐｂＯ2 であった。この時間中、
割れ成長率は、伝導率が約０．１７０μＳ／ｃｍの高純
度ＢＷＲ水内において約３０ミル毎年で安定している。
この水の比較的幾分高い伝導率は、比較的高い溶存酸素
含量によるものである。７６０時間経過時にＨ2 が系に
加えられ、Ｈ2 ／Ｏ2モル比が２よりも大きくなってい
る。明らかに、割れ成長率（ＣＧＲ）は約３０ミル毎年
から約４ミル毎年に低下し、４００時間以上この値に留
まっている。１２６０時間経過時にＨ2 の追加が停止さ
れ、系は３００ｐｐｂＯ2 に逆戻りし、ＣＧＲは約３５
ミル毎年の値に上昇した。これらの試験結果は、極めて
少ない所要水素を用いて、即ち、３のＨ2 ／Ｏ2 モル比
で合金１８２試料のＣＧＲを軽減するパラジウム・ドー
ピングの効力を示す。再度述べると、パラジウム・ドー
ピングの利益を得るためには、水素追加が依然として必
要であるが、その量は、パラジウムが存在していない場
合に必要な量よりもはるかに少ない。パラジウムでドー
プした合金６００（ニッケル・クロム・鉄合金）と、パ
ラジウムでドープした３０４型ステンレス鋼とによっ
て、同様の割れ緩和挙動が示された。
２試料の割れ成長挙動を示し、溶存酸素濃度は７６０時
間にわたって２４０ｐｐｂＯ2 であった。この時間中、
割れ成長率は、伝導率が約０．１７０μＳ／ｃｍの高純
度ＢＷＲ水内において約３０ミル毎年で安定している。
この水の比較的幾分高い伝導率は、比較的高い溶存酸素
含量によるものである。７６０時間経過時にＨ2 が系に
加えられ、Ｈ2 ／Ｏ2モル比が２よりも大きくなってい
る。明らかに、割れ成長率（ＣＧＲ）は約３０ミル毎年
から約４ミル毎年に低下し、４００時間以上この値に留
まっている。１２６０時間経過時にＨ2 の追加が停止さ
れ、系は３００ｐｐｂＯ2 に逆戻りし、ＣＧＲは約３５
ミル毎年の値に上昇した。これらの試験結果は、極めて
少ない所要水素を用いて、即ち、３のＨ2 ／Ｏ2 モル比
で合金１８２試料のＣＧＲを軽減するパラジウム・ドー
ピングの効力を示す。再度述べると、パラジウム・ドー
ピングの利益を得るためには、水素追加が依然として必
要であるが、その量は、パラジウムが存在していない場
合に必要な量よりもはるかに少ない。パラジウムでドー
プした合金６００（ニッケル・クロム・鉄合金）と、パ
ラジウムでドープした３０４型ステンレス鋼とによっ
て、同様の割れ緩和挙動が示された。
【００３２】パラジウムでドープした３０４型ステンレ
ス鋼試料と、ドープしなかった３０４型ステンレス鋼試
料とのＣＥＲＴ試験データを表１で比較する。これらの
試料はすべて、予め酸化されたものである。 表１ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 試料 O2 H2 H2/O2 ECP TTF* 最大荷重 IGSCC (ppb) (ppb) (V,SHE) (時間) (ホ゜ント゛) (%) ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ ドープしない 180 25 2.22 +0.010 144 565 25 Pdでドープ 180 25 2.22 -0.265 319 825 0 割れ予形成、 200 18 1.44 -0.300 311 800 3 Pdでドープ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ *TTFは破壊までの全時間である。
ス鋼試料と、ドープしなかった３０４型ステンレス鋼試
料とのＣＥＲＴ試験データを表１で比較する。これらの
試料はすべて、予め酸化されたものである。 表１ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 試料 O2 H2 H2/O2 ECP TTF* 最大荷重 IGSCC (ppb) (ppb) (V,SHE) (時間) (ホ゜ント゛) (%) ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ ドープしない 180 25 2.22 +0.010 144 565 25 Pdでドープ 180 25 2.22 -0.265 319 825 0 割れ予形成、 200 18 1.44 -0.300 311 800 3 Pdでドープ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ *TTFは破壊までの全時間である。
【００３３】この試験データは、Ｈ2 ／Ｏ2 モル比が
２．２２である水内のドープしていない３０４型ステン
レス鋼試料が１４４時間後に破壊し、ＩＧＳＣＣが２５
％であったことを示す。この場合の最大荷重は５６５ポ
ンドであった。パラジウム・ドーピング後の同じ試料は
３１９時間で破壊し、０％のＩＧＳＣＣ（即ち、延性破
壊）を示した。パラジウムでドープした試料は、８２５
ポンドの荷重を支えることができた。これは延性破壊を
示す類似の試料と同様である。予め割れを形成したパラ
ジウム・ドープ試料も、既存の割れにもかかわらず、３
１１時間という長い破壊時間を示し、８００ポンドの荷
重を支えることができた。この場合のＥＣＰは、１．４
４のＨ2 ／Ｏ2 モル比で−０．３００Ｖ（ＳＨＥ）であ
った。この試料は３％のＩＧＳＣＣを示した。これは割
れ予形成段階で発生したＩＧＳＣＣによるものであっ
た。この割れはパラジウム・ドーピング後は成長しなか
った。このＣＥＲＴ試験により示されたように、パラジ
ウム・ドーピングは粒界応力腐食割れの開始の防止と、
既存の割れの成長抑制とに有効である。
２．２２である水内のドープしていない３０４型ステン
レス鋼試料が１４４時間後に破壊し、ＩＧＳＣＣが２５
％であったことを示す。この場合の最大荷重は５６５ポ
ンドであった。パラジウム・ドーピング後の同じ試料は
３１９時間で破壊し、０％のＩＧＳＣＣ（即ち、延性破
壊）を示した。パラジウムでドープした試料は、８２５
ポンドの荷重を支えることができた。これは延性破壊を
示す類似の試料と同様である。予め割れを形成したパラ
ジウム・ドープ試料も、既存の割れにもかかわらず、３
１１時間という長い破壊時間を示し、８００ポンドの荷
重を支えることができた。この場合のＥＣＰは、１．４
４のＨ2 ／Ｏ2 モル比で−０．３００Ｖ（ＳＨＥ）であ
った。この試料は３％のＩＧＳＣＣを示した。これは割
れ予形成段階で発生したＩＧＳＣＣによるものであっ
た。この割れはパラジウム・ドーピング後は成長しなか
った。このＣＥＲＴ試験により示されたように、パラジ
ウム・ドーピングは粒界応力腐食割れの開始の防止と、
既存の割れの成長抑制とに有効である。
【００３４】従って、水素追加と組み合わせたパラジウ
ム・ドーピングは、ＩＧＳＣＣの緩和に有効である。パ
ラジウム・ドーピングの作用は、系内、例えば、運転中
のＢＷＲ内に存在しているＯ2 と、追加されたＨ2 との
非常に効果的な再結合を引き起こすことであり、従っ
て、局所的なＯ2 の量はかなり減少する。金属の表面
（例えば、３０４型ステンレス鋼の表面）は事実上、大
部分の流体が比較的多いＯ 2 含量を有し得る場合でも、
かなり少ないＯ2 にさらされる。表面Ｏ2（即ち、界面
におけるＯ2 ）の減少は、必要なＥＣＰ変化をもたらす
のに十分である。保護電位の実現に要するＨ2 の量は、
金属の表面がパラジウムでドープされた場合でも、プラ
ントの特性に大いに依存する。例えば、高出力密度のプ
ラント、例えばＢＷＲ４の場合には、所要水素は比較的
少ないので、主蒸気管の放射レベルはバックグラウンド
・レベルに留まり得る。しかしながら、低出力密度のプ
ラント、例えばＢＷＲ３の場合には、ダウンカマ域にお
けるＨ2 とＯ2 との再結合はそれほど効率が良くないの
で、ＩＧＳＣＣ保護の達成に要するＨ2 は比較的多くな
り得る。従って、パラジウム・ドーピングは有効である
が、その利益は高出力密度のプラントにおけるほど多く
なり得ない。即ち、このような場合、パラジウム・ドー
ピングを実施しても、Ｈ2 の所要量は、主蒸気管の放射
レベルをバックグラウンド・レベルよりも高くするほど
多量になり得る。他方、もし水素の追加なしにＥＣＰを
下げ得る元素が存在すれば、それは非常に有利である。
なぜなら、主蒸気管の放射レベル増加の問題が生じない
からである。これと関連して、ジルコニウム・ドーピン
グがパラジウム・ドーピングに代わり得る方法とみなさ
れた。これは特に、ジルコニウム・ニオブ合金の、３０
４型ステンレス鋼ＣＥＲＴ試料のＥＣＰを低下させる能
力の観察結果に基づいている。
ム・ドーピングは、ＩＧＳＣＣの緩和に有効である。パ
ラジウム・ドーピングの作用は、系内、例えば、運転中
のＢＷＲ内に存在しているＯ2 と、追加されたＨ2 との
非常に効果的な再結合を引き起こすことであり、従っ
て、局所的なＯ2 の量はかなり減少する。金属の表面
（例えば、３０４型ステンレス鋼の表面）は事実上、大
部分の流体が比較的多いＯ 2 含量を有し得る場合でも、
かなり少ないＯ2 にさらされる。表面Ｏ2（即ち、界面
におけるＯ2 ）の減少は、必要なＥＣＰ変化をもたらす
のに十分である。保護電位の実現に要するＨ2 の量は、
金属の表面がパラジウムでドープされた場合でも、プラ
ントの特性に大いに依存する。例えば、高出力密度のプ
ラント、例えばＢＷＲ４の場合には、所要水素は比較的
少ないので、主蒸気管の放射レベルはバックグラウンド
・レベルに留まり得る。しかしながら、低出力密度のプ
ラント、例えばＢＷＲ３の場合には、ダウンカマ域にお
けるＨ2 とＯ2 との再結合はそれほど効率が良くないの
で、ＩＧＳＣＣ保護の達成に要するＨ2 は比較的多くな
り得る。従って、パラジウム・ドーピングは有効である
が、その利益は高出力密度のプラントにおけるほど多く
なり得ない。即ち、このような場合、パラジウム・ドー
ピングを実施しても、Ｈ2 の所要量は、主蒸気管の放射
レベルをバックグラウンド・レベルよりも高くするほど
多量になり得る。他方、もし水素の追加なしにＥＣＰを
下げ得る元素が存在すれば、それは非常に有利である。
なぜなら、主蒸気管の放射レベル増加の問題が生じない
からである。これと関連して、ジルコニウム・ドーピン
グがパラジウム・ドーピングに代わり得る方法とみなさ
れた。これは特に、ジルコニウム・ニオブ合金の、３０
４型ステンレス鋼ＣＥＲＴ試料のＥＣＰを低下させる能
力の観察結果に基づいている。
【００３５】酸化Ｚｒ−Ｎｂピンを用いて二又に保持さ
れた３０４型ステンレス鋼ＣＥＲＴ試料と、３０４型ス
テンレス鋼電極先端と、ＺｒＯ2 （ＭｇＯ）セラミック
ピンを用いて二又に保持された３０４型ステンレス鋼Ｃ
ＥＲＴ試料とについて、５４７゜Ｆで行われたＥＣＰ及
びＯ2 試験のデータを表２で比較する。これらのステン
レス鋼試料はすべて、試験前に予め酸化されたものであ
る。
れた３０４型ステンレス鋼ＣＥＲＴ試料と、３０４型ス
テンレス鋼電極先端と、ＺｒＯ2 （ＭｇＯ）セラミック
ピンを用いて二又に保持された３０４型ステンレス鋼Ｃ
ＥＲＴ試料とについて、５４７゜Ｆで行われたＥＣＰ及
びＯ2 試験のデータを表２で比較する。これらのステン
レス鋼試料はすべて、試験前に予め酸化されたものであ
る。
【００３６】 表２ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 試料 O2 ECP (ppb) (V,SHE) ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ Zr−Nbピン付き３０４型ステンレス鋼（CERT） 225 -0.196 ３０４型ステンレス鋼電極先端 225 +0.060 ZrO2(MgO) ピン付き３０４型ステンレス鋼（CERT） 235 +0.090 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 一定伸び率引っ張り（ＣＥＲＴ）試験が３０４型ステン
レス鋼試料について５４７゜Ｆで行われた。試料は、酸
化Ｚｒ−Ｎｂピンを用いて標準ＣＥＲＴオートクレーブ
の二又に保持された。試験中に、ステンレス鋼試料のＥ
ＣＰは、この研究で用いた酸素レベル（２２５ｐｐｂＯ
2 ）で期待された値よりもはるかに負（−０．１９０Ｖ
／ＳＨＥ）であることがわかった。同じオートクレーブ
内に置かれた予め酸化された３０４型ステンレス鋼電極
先端は、＋０．０６０Ｖ（ＳＨＥ）の電位を示した。こ
の値は、使用した多量酸素環境において期待された値で
ある。この結果に基づいた結論は、Ｚｒ−Ｎｂピンに形
成された酸化物皮膜がＣＥＲＴ試験中の荷重により割れ
を起こし、その結果、裸のジルコニウム／ニオブ金属が
露出して、３０４型ステンレス鋼試料と接触したという
ことである。これにより、Ｚｒ−Ｎｂ合金材料の負の電
位によって支配された混成電位が、ステンレス鋼試料に
生じた。即ち、３０４型ステンレス鋼ＣＥＲＴ試料は、
２２５ｐｐｂＯ2 で正の電位を示す代わりに、−０．１
９６Ｖ（ＳＨＥ）という負の電位を示した。この試験結
果は、ジルカロイ２及びジルカロイ４も、図４に示すよ
うに、２４８ｐｐｂＯ2 の存在の下で８ｐｐｍのＮａＮ
Ｏ3 において５５０゜Ｆで−０．８２０Ｖ（ＳＨＥ）と
いう非常に負の電位を示すという結果と一致する。
レス鋼試料について５４７゜Ｆで行われた。試料は、酸
化Ｚｒ−Ｎｂピンを用いて標準ＣＥＲＴオートクレーブ
の二又に保持された。試験中に、ステンレス鋼試料のＥ
ＣＰは、この研究で用いた酸素レベル（２２５ｐｐｂＯ
2 ）で期待された値よりもはるかに負（−０．１９０Ｖ
／ＳＨＥ）であることがわかった。同じオートクレーブ
内に置かれた予め酸化された３０４型ステンレス鋼電極
先端は、＋０．０６０Ｖ（ＳＨＥ）の電位を示した。こ
の値は、使用した多量酸素環境において期待された値で
ある。この結果に基づいた結論は、Ｚｒ−Ｎｂピンに形
成された酸化物皮膜がＣＥＲＴ試験中の荷重により割れ
を起こし、その結果、裸のジルコニウム／ニオブ金属が
露出して、３０４型ステンレス鋼試料と接触したという
ことである。これにより、Ｚｒ−Ｎｂ合金材料の負の電
位によって支配された混成電位が、ステンレス鋼試料に
生じた。即ち、３０４型ステンレス鋼ＣＥＲＴ試料は、
２２５ｐｐｂＯ2 で正の電位を示す代わりに、−０．１
９６Ｖ（ＳＨＥ）という負の電位を示した。この試験結
果は、ジルカロイ２及びジルカロイ４も、図４に示すよ
うに、２４８ｐｐｂＯ2 の存在の下で８ｐｐｍのＮａＮ
Ｏ3 において５５０゜Ｆで−０．８２０Ｖ（ＳＨＥ）と
いう非常に負の電位を示すという結果と一致する。
【００３７】図４はジルカロイ２及びジルカロイ４の偏
向曲線のグラフであって、追加Ｈ2が存在していない、
即ち、２４８ｐｐｂＯ2 の酸素量のみを有している２８
９℃の８ｐｐｍＮａＮＯ3 において−０．８００Ｖ（Ｓ
ＨＥ）の低腐食電位を示す。図４は、もし金属の表面が
ジルコニウム又はその一合金で形成された薄膜のような
絶縁性皮膜を有していれば、Ｈ2 を用いることなく非常
に低いＥＣＰを得ることができることを示す。従って、
原理上、このような低ＥＣＰの故に、３０４型ステンレ
ス鋼、ニッケル合金及び他の鋼のような敏感な合金のＩ
ＧＳＣＣを緩和するには、合金の表面をジルコニウムの
ような金属元素でドープし、その表面がジルコニウム表
面によく似た挙動を成すようにしてＥＣＰを低下させれ
ばよい。ステンレス鋼表面のジルコニウム・ドーピング
は、ステンレス鋼表面のパラジウム・ドーピングの場合
と同様の方法でジルコニウム・アセチルアセトナート、
又はＺｒ（ＮＯ3 ）4 のような無機化合物を用いること
により達成することができる。同様な絶縁性又は半導性
表面を形成するために用い得る他の材料は、ニオブ、イ
ットリウム、タングステン、バナジウム、チタン、モリ
ブデン、クロム、ニッケル等である。
向曲線のグラフであって、追加Ｈ2が存在していない、
即ち、２４８ｐｐｂＯ2 の酸素量のみを有している２８
９℃の８ｐｐｍＮａＮＯ3 において−０．８００Ｖ（Ｓ
ＨＥ）の低腐食電位を示す。図４は、もし金属の表面が
ジルコニウム又はその一合金で形成された薄膜のような
絶縁性皮膜を有していれば、Ｈ2 を用いることなく非常
に低いＥＣＰを得ることができることを示す。従って、
原理上、このような低ＥＣＰの故に、３０４型ステンレ
ス鋼、ニッケル合金及び他の鋼のような敏感な合金のＩ
ＧＳＣＣを緩和するには、合金の表面をジルコニウムの
ような金属元素でドープし、その表面がジルコニウム表
面によく似た挙動を成すようにしてＥＣＰを低下させれ
ばよい。ステンレス鋼表面のジルコニウム・ドーピング
は、ステンレス鋼表面のパラジウム・ドーピングの場合
と同様の方法でジルコニウム・アセチルアセトナート、
又はＺｒ（ＮＯ3 ）4 のような無機化合物を用いること
により達成することができる。同様な絶縁性又は半導性
表面を形成するために用い得る他の材料は、ニオブ、イ
ットリウム、タングステン、バナジウム、チタン、モリ
ブデン、クロム、ニッケル等である。
【００３８】このように、ステンレス鋼のような金属が
ジルコニウム含有合金にオーム抵抗的に入れ替えられる
（シャントされる）とき、ステンレス鋼の電位は上述の
研究において観察されたように負の方向に偏向する。ス
テンレス鋼が偏向する正確な電位は、ジルコニウム対ス
テンレス鋼の面積比と、特定のジルコニウム合金自体の
電気化学作用とに依存する。Ｚｒ−Ｎｂピンが実際に３
０４型ステンレス鋼ＣＥＲＴ試料の電位を負の方向に偏
向させるという事実は、Ｚｒ−Ｎｂピンの代わりに、セ
ラミック（ＺｒＯ2 （ＭｇＯ））ピンを使用することに
より証明された。この代用により、混成電位効果が無く
なり、その結果、期待したようにステンレス鋼ＣＥＲＴ
試料に正の電位（＋０．０９０Ｖ／ＳＨＥ）が生じた。
ジルコニウム含有合金にオーム抵抗的に入れ替えられる
（シャントされる）とき、ステンレス鋼の電位は上述の
研究において観察されたように負の方向に偏向する。ス
テンレス鋼が偏向する正確な電位は、ジルコニウム対ス
テンレス鋼の面積比と、特定のジルコニウム合金自体の
電気化学作用とに依存する。Ｚｒ−Ｎｂピンが実際に３
０４型ステンレス鋼ＣＥＲＴ試料の電位を負の方向に偏
向させるという事実は、Ｚｒ−Ｎｂピンの代わりに、セ
ラミック（ＺｒＯ2 （ＭｇＯ））ピンを使用することに
より証明された。この代用により、混成電位効果が無く
なり、その結果、期待したようにステンレス鋼ＣＥＲＴ
試料に正の電位（＋０．０９０Ｖ／ＳＨＥ）が生じた。
【００３９】この観察から明らかになった重要な利点
は、３０４型ステンレス鋼をジルコニウム又はその一合
金（電気化学的に短い範囲）にシャントすることによ
り、又は米国特許出願番号第０８／１４３５１３号に開
示されたパラジウム・ドーピングの実施方法と同様の方
法を用いて、ステンレス鋼表面をジルコニウム又はその
一合金でドープすることにより、３０４型ステンレス鋼
に必要なＩＧＳＣＣ保護電位を実現し得ることである。
ジルコニウム化合物を高温水内に噴射することによるＢ
ＷＲのステンレス鋼（又は他の金属）製構成部のジルコ
ニウム・ドーピングは、水素を用いることなくステンレ
ス鋼の電位を負の方向に偏向させることを可能にする。
その結果、いくつもの利点が得られる。第１に、主蒸気
の放射線量率は、水素を用いないので、バックグラウン
ド・レベルに留まる。第２に、ジルコニウムと、その合
金とは、燃料被覆材料と両立し得るので、ジルコニウム
・ドーピング中に燃料を除去する必要がない。最後に、
ジルコニウムの費用は、パラジウムの費用の３分の１で
ある。
は、３０４型ステンレス鋼をジルコニウム又はその一合
金（電気化学的に短い範囲）にシャントすることによ
り、又は米国特許出願番号第０８／１４３５１３号に開
示されたパラジウム・ドーピングの実施方法と同様の方
法を用いて、ステンレス鋼表面をジルコニウム又はその
一合金でドープすることにより、３０４型ステンレス鋼
に必要なＩＧＳＣＣ保護電位を実現し得ることである。
ジルコニウム化合物を高温水内に噴射することによるＢ
ＷＲのステンレス鋼（又は他の金属）製構成部のジルコ
ニウム・ドーピングは、水素を用いることなくステンレ
ス鋼の電位を負の方向に偏向させることを可能にする。
その結果、いくつもの利点が得られる。第１に、主蒸気
の放射線量率は、水素を用いないので、バックグラウン
ド・レベルに留まる。第２に、ジルコニウムと、その合
金とは、燃料被覆材料と両立し得るので、ジルコニウム
・ドーピング中に燃料を除去する必要がない。最後に、
ジルコニウムの費用は、パラジウムの費用の３分の１で
ある。
【００４０】上述の方法は、例示の目的で開示したもの
で、それに対して様々な変更及び改変が可能であること
は、水素水化学作用関係の当業者には明らかであろう。
例えば、本発明に有用な前述の非貴金属を単独で又は組
み合わせて用いることができる。又、本発明のドーピン
グ技術は、ステンレス鋼表面への適用に限定されず、Ｉ
ＧＳＣＣを起こし易い他の金属、例えばニッケル基合金
のＥＣＰの低減にも適用し得るものである。更に、金属
アセチルアセトナートはエタノール及び水の溶液の一部
として噴射されなくてもよい。代わりに、金属アセチル
アセトナート粉末を水のみと混合して懸濁液を生成し、
これを炉水内に噴射してもよい。懸濁液の安定性を高め
るために、超音波照射を用いて粉粒を破砕し得ることは
明らかである。代替適用技術は、金属化合物を加圧され
たペレットとしてバスケットに入れ、炉内の様々な位置
に吊りさげて、原子炉をポンプ加熱状態で運転し、これ
を金属ドーピングが発生するまで行うことを包含してい
る。他の方法は、金属化合物を比較的ＩＧＳＣＣを起こ
し易い区域に局所的に噴射することである。
で、それに対して様々な変更及び改変が可能であること
は、水素水化学作用関係の当業者には明らかであろう。
例えば、本発明に有用な前述の非貴金属を単独で又は組
み合わせて用いることができる。又、本発明のドーピン
グ技術は、ステンレス鋼表面への適用に限定されず、Ｉ
ＧＳＣＣを起こし易い他の金属、例えばニッケル基合金
のＥＣＰの低減にも適用し得るものである。更に、金属
アセチルアセトナートはエタノール及び水の溶液の一部
として噴射されなくてもよい。代わりに、金属アセチル
アセトナート粉末を水のみと混合して懸濁液を生成し、
これを炉水内に噴射してもよい。懸濁液の安定性を高め
るために、超音波照射を用いて粉粒を破砕し得ることは
明らかである。代替適用技術は、金属化合物を加圧され
たペレットとしてバスケットに入れ、炉内の様々な位置
に吊りさげて、原子炉をポンプ加熱状態で運転し、これ
を金属ドーピングが発生するまで行うことを包含してい
る。他の方法は、金属化合物を比較的ＩＧＳＣＣを起こ
し易い区域に局所的に噴射することである。
【図１】従来のＢＷＲの部分切除概略斜視図である。
【図２】３つの形式の３０４型ステンレス鋼試料、即
ち、パラジウムでドープしなかった３０４ＳＳと、５８
ｐｐｂのパラジウムでドープした３０４ＳＳ（Ｐｄ）
と、９６ｐｐｂのパラジウムでドープした３０４ＳＳＰ
ｄ１とについて、水素対酸素のモル比の関数としてのＥ
ＣＰ応答を示すグラフである。
ち、パラジウムでドープしなかった３０４ＳＳと、５８
ｐｐｂのパラジウムでドープした３０４ＳＳ（Ｐｄ）
と、９６ｐｐｂのパラジウムでドープした３０４ＳＳＰ
ｄ１とについて、水素対酸素のモル比の関数としてのＥ
ＣＰ応答を示すグラフである。
【図３】９６ｐｐｂのパラジウムでドープした合金１８
２製試料の５５０゜ＦのＢＷＲ水内の割れ成長挙動を示
す図である。
２製試料の５５０゜ＦのＢＷＲ水内の割れ成長挙動を示
す図である。
【図４】ジルカロイ２及びジルカロイ４に関する偏向曲
線のグラフであって、水素を追加しない場合の８ｐｐｍ
のＮａＮＯ3 における−０．８００Ｖ（ＳＨＥ）の低腐
食電位を示すグラフである。
線のグラフであって、水素を追加しない場合の８ｐｐｍ
のＮａＮＯ3 における−０．８００Ｖ（ＳＨＥ）の低腐
食電位を示すグラフである。
１０ 沸騰水型原子炉の圧力容器 １１ 炉心スプレイ入口 １２ 給水入口 １４ 給水スパージャ １６ ダウンカマ環状域 ２０ 炉心 ３２ 気水分離器 ４２ ジェットポンプ・アセンブリ ４５ 再循環水入口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 トーマス・ポンピリオ・ディアズ アメリカ合衆国、カリフォルニア州、サ ン・マーティン、イースト・サン・マー ティン・アベニュー、1770番 (56)参考文献 特開 平７−198893（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−209487（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−222193（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−222192（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−346492（ＪＰ，Ａ) 特許2996890（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G21D 1/00 C23F 11/18 G21D 3/08
Claims (10)
- 【請求項１】 水冷型原子炉又は関連設備における金属
構成部の一般的な腐食と、該金属構成部の表面における
割れの開始又は進展とを緩和する方法であって、 非貴金属を含有している化合物の溶液又は懸濁液を前記
原子炉の水内に噴射する工程を備えており、前記非貴金
属は、前記金属構成部の表面に混入又は付着されたとき
に該表面における電気化学的電位を減少させる性質を有
しており、前記化合物は、原子炉発熱状態の下で分解し
て前記非貴金属のイオン又は原子を放出する性質を有し
ており、該イオン又は原子は、前記金属構成部の表面に
混入又は付着する、水冷型原子炉又は関連設備における
金属構成部の一般的な腐食と、該金属構成部の表面にお
ける割れの開始又は進展とを緩和する方法。 - 【請求項２】 前記金属構成部は、ステンレス鋼製であ
る請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 前記金属構成部は、ステンレス鋼と、ニ
ッケル基合金と、炭素鋼と、低合金鋼とから成っている
群から選択された合金で製造されている請求項１に記載
の方法。 - 【請求項４】 前記化合物は、ジルコニウムの有機化合
物、有機金属化合物又は無機化合物である請求項１に記
載の方法。 - 【請求項５】 前記化合物は、ジルコニウム・アセチル
アセトナートである請求項１に記載の方法。 - 【請求項６】 前記化合物は、Ｚｒ（ＮＯ3 ）4 である
請求項１に記載の方法。 - 【請求項７】 前記化合物は、前記原子炉の水内の前記
非貴金属の濃度が前記金属構成部の表面の電気化学的電
位、又は該金属構成部の表面に形成された割れの内側の
電気化学的電位を臨界電位よりも低いレベルに減少させ
て粒界応力腐食割れに対する保護を成すのに十分な濃度
となるような流量で噴射される請求項１に記載の方法。 - 【請求項８】 前記非貴金属は、ジルコニウムと、チタ
ンと、ニオブと、バナジウムと、イットリウムと、タン
グステンと、モリブデンと、クロムと、ニッケルとから
成っている群から選択されている請求項１に記載の方
法。 - 【請求項９】 表面に酸化物皮膜を有している金属構成
部であって、 前記酸化物皮膜は、非貴金属のイオン又は原子でドープ
されており、前記非貴金属は、前記酸化物皮膜に混入し
たときに前記金属構成部の表面の電気化学的電位を減少
させる性質を有しており、前記非貴金属は、前記金属構
成部が高温水に浸されたときに該金属構成部の表面の電
気化学的電位が臨界電位よりも低くなって、粒界応力腐
食割れと、一般的な腐食とに対する保護を成すような量
だけ存在している、表面に酸化物皮膜を有している金属
構成部。 - 【請求項１０】 前記非貴金属は、ジルコニウムと、チ
タンと、ニオブと、バナジウムと、イットリウムと、タ
ングステンと、モリブデンと、クロムと、ニッケルとか
ら成っている群から選択されている請求項９に記載の金
属構成部。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US20917594A | 1994-03-10 | 1994-03-10 | |
| US209175 | 1994-03-10 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07311295A JPH07311295A (ja) | 1995-11-28 |
| JP3145600B2 true JP3145600B2 (ja) | 2001-03-12 |
Family
ID=22777674
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04223495A Expired - Lifetime JP3145600B2 (ja) | 1994-03-10 | 1995-03-02 | 水冷型原子炉又は関連設備における金属構成部の一般的な腐食と、該金属構成部の表面における割れの開始又は進展とを緩和する方法及び表面に酸化物皮膜を有している金属構成部 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0671485A1 (ja) |
| JP (1) | JP3145600B2 (ja) |
| KR (1) | KR950034290A (ja) |
| CA (1) | CA2143241A1 (ja) |
| TW (1) | TW253058B (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5774516A (en) * | 1993-10-29 | 1998-06-30 | General Electric Company | Modification of oxide film electrical conductivity to maintain low corrosion potential in high-temperature water |
| US5608766A (en) * | 1993-10-29 | 1997-03-04 | General Electric Company | Co-deposition of palladium during oxide film growth in high-temperature water to mitigate stress corrosion cracking |
| ES2267207T3 (es) * | 1997-11-28 | 2007-03-01 | General Electric Company | Procedimiento basado en la temperatura para contolar la cantidad de metal aplicado a superficies de oxido metalico para reducir la corrosion y fisuracion por corrosion de tensiones. |
| US6714618B1 (en) | 1997-11-28 | 2004-03-30 | General Electric Company | Temperature-based method for controlling the amount of metal applied to metal oxide surfaces to reduce corrosion and stress corrosion cracking |
| CZ20004662A3 (cs) * | 1998-10-13 | 2002-11-13 | General Electric Company | Nanáąení vzácných kovů na vnitřní povrchy varných vodních reaktorů v provozu za přítomností zinku v reaktorové vodě |
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