[2M04-07] Zirconium

[2M05] Diffusion of oxygen and hydrogen in zirconium alloy oxide films

*Takuto Sakamoto¹, Kana Yamaguchi¹, Ikuji Takagi¹, Katsuhito Takahashi², Kan Sakamoto² (1. Kyoto Univ., 2. NFD)

Keywords:Zircaloy, Hydrogen embrittlement, Diffusion, Nuclear reaction analysis, Oxide film

ジルカロイ２の酸化膜内における酸素と水素の拡散挙動を調べるため、金属試料片をO-18水と重水の混合水蒸気中でオートクレーブ処理し、表面に酸化膜を形成させた。この試料におけるO-18とH-2（D）の深さ方向分布を、それぞれ¹⁸O(p,α)¹⁵Nと D(³He, p)⁴Heの核反応を用いて測定した。拡散方程式を用いてこの分布を解析し、拡散係数を求めた。その結果、酸素の拡散には２つの経路があり、拡散係数は速い経路で3.0×10^-13 cm²/s、遅い経路で4.3×10^-15 cm²/sであることが分かった。一方、水素の拡散は領域によって異なり、表面から約0.5µmまでは拡散が速く、それより深い領域では拡散が遅かった。浅い領域での拡散係数は5.3×10^-13 cm²/sであり、酸素の速い経路の拡散と近い値であった。以上より、酸素と水素の拡散は、何らかの相関があることが示唆された。