[2J01-04] 腐食・拡散

[2J03] ジルコニウム合金の酸化腐食と水素吸収のシミュレーション

*山口 佳奈¹、高橋 克仁²、鈴木 華那¹、高木 郁二¹ (1. 京大、2. 日立)

キーワード：酸化腐食、水素吸収、ジルコニウム合金、電場、拡散

水環境におけるジルコニウム合金の酸化腐食は、軽水炉燃料被覆管の脆化を引き起こす水素吸収を伴うため、これらの現象の理解は安全性の向上に繋がる。今まで、私たちはジルコニウム合金の表面に酸化膜を形成させてから水素の拡散挙動を定量的に評価し、水素吸収の機構を調べてきた。しかし実際の軽水炉内では酸化と水素吸収が同時に起こる。そこで本研究では、水による表面の酸化と、酸化に伴って発生する水素の吸収、酸素と水素の濃度勾配による拡散、及び電荷の収支を考慮したモデルを開発した。酸化膜の厚みと重水素の深さ方向分布を実験的に求め、モデルに基づくシミュレーションと比較したが両者は一致しなかった。酸素も水素も酸化膜中では電荷を持つことから、これらが生成する電場の影響を考慮した拡散方程式を用いると、実験結果を再現できることが分かった。