(57)【要約】【課題】  通常運転時及び事故等が生じた場合に、高い耐食性を維持する原子炉格納容器及び原子炉格納容器内部構造物を提供することである。【解決手段】  実施形態の原子炉格納容器は内壁面に層を有し、層は、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｌ、ＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｚｒ−Ｔａ複合酸化物、Ｚｒ−Ｎｂ複合酸化物、Ｚｒ−Ａｌ複合酸化物、Ｔａ−Ｎｂ複合酸化物、Ｔａ−Ａｌ複合酸化物、Ｎｂ−Ａｌ複合酸化物、Ｚｒ−Ｔｉ複合酸化物、Ｔａ−Ｔｉ複合酸化物、Ｎｂ−Ｔｉ複合酸化物及びＡｌ−Ｔｉ複合酸化物からなる群より選ばれた少なくとも一種を含有する。  また、実施形態の原子炉格納容器内部構造物は表面に層を有し、層は、原子炉格納容器の内壁面が有する層に用いられることが可能な材料と同様の材料を含有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉格納容器の内壁面に設けられた炭素鋼製の鋼板の表面を覆う、前記鋼板よりも高い耐食性を備える層を有し、
前記層はＣｒ、Ｎｉ、Ａｌ、ＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ａｌ２Ｏ３、Ｚｒ−Ｔａ複合酸化物、Ｚｒ−Ｎｂ複合酸化物、Ｚｒ−Ａｌ複合酸化物、Ｔａ−Ｎｂ複合酸化物、Ｔａ−Ａｌ複合酸化物、Ｎｂ−Ａｌ複合酸化物、Ｚｒ−Ｔｉ複合酸化物、Ｔａ−Ｔｉ複合酸化物、Ｎｂ−Ｔｉ複合酸化物及びＡｌ−Ｔｉ複合酸化物からなる群より選ばれた少なくとも一種を含有する原子炉格納容器。
【請求項２】
前記層は、Ｃｒを主成分とする合金、Ｎｉを主成分とする合金及びＡｌを主成分とする合金からなる群より選ばれた一種を前記鋼板表面にめっきすることで形成された請求項１に記載の原子炉格納容器。
【請求項３】
前記層は、ＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ａｌ２Ｏ３、Ｚｒ−Ｔａ複合酸化物、Ｚｒ−Ｎｂ複合酸化物、Ｚｒ−Ａｌ複合酸化物、Ｔａ−Ｎｂ複合酸化物、Ｔａ−Ａｌ複合酸化物、Ｎｂ−Ａｌ複合酸化物、Ｚｒ−Ｔｉ複合酸化物、Ｔａ−Ｔｉ複合酸化物、Ｎｂ−Ｔｉ複合酸化物及びＡｌ−Ｔｉ複合酸化物からなる群より選ばれた少なくとも一種を含有する材料を前記鋼板表面に溶射することで形成された請求項１に記載の原子炉格納容器。
【請求項４】
前記層中には、Ａｌ及びＭｇからなる群より選ばれた一種を主成分として含有し、前記層の厚さよりも径が小さい金属粒子が分散している請求項３に記載の原子炉格納容器。
【請求項５】
原子炉格納容器の内部に設けられる炭素鋼製の原子炉格納容器内部構造物であって、その表面に前記炭素鋼よりも高い耐食性を備える層を有し、
前記層はＣｒ、Ｎｉ、Ａｌ、ＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ａｌ２Ｏ３、Ｚｒ−Ｔａ複合酸化物、Ｚｒ−Ｎｂ複合酸化物、Ｚｒ−Ａｌ複合酸化物、Ｔａ−Ｎｂ複合酸化物、Ｔａ−Ａｌ複合酸化物、Ｎｂ−Ａｌ複合酸化物、Ｚｒ−Ｔｉ複合酸化物、Ｔａ−Ｔｉ複合酸化物、Ｎｂ−Ｔｉ複合酸化物及びＡｌ−Ｔｉ複合酸化物からなる群より選ばれた少なくとも一種を含有する原子炉格納容器内部構造物。
【請求項６】
前記層は、Ｃｒを主成分とする合金、Ｎｉを主成分とする合金及びＡｌを主成分とする合金からなる群より選ばれた一種が表面にめっきされることで形成された請求項５に記載の原子炉格納容器内部構造物。
【請求項７】
前記層は、ＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ａｌ２Ｏ３、Ｚｒ−Ｔａ複合酸化物、Ｚｒ−Ｎｂ複合酸化物、Ｚｒ−Ａｌ複合酸化物、Ｔａ−Ｎｂ複合酸化物、Ｔａ−Ａｌ複合酸化物、Ｎｂ−Ａｌ複合酸化物、Ｚｒ−Ｔｉ複合酸化物、Ｔａ−Ｔｉ複合酸化物、Ｎｂ−Ｔｉ複合酸化物及びＡｌ−Ｔｉ複合酸化物からなる群より選ばれた少なくとも一種を主成分として含有する材料を表面に溶射することで形成された請求項５に記載の原子炉格納容器内部構造物。
【請求項８】
前記層中には、Ａｌ及びＭｇからなる群より選ばれた一種を主成分として含有し、前記層の厚さよりも径が小さい金属粒子が分散している請求項７に記載の原子炉格納容器内部構造物。
【請求項９】
原子炉格納容器の内壁面に設けられた炭素鋼製の鋼板に、ＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ａｌ２Ｏ３、Ｚｒ−Ｔａ複合酸化物、Ｚｒ−Ｎｂ複合酸化物、Ｚｒ−Ａｌ複合酸化物、Ｔａ−Ｎｂ複合酸化物、Ｔａ−Ａｌ複合酸化物、Ｎｂ−Ａｌ複合酸化物、Ｚｒ−Ｔｉ複合酸化物、Ｔａ−Ｔｉ複合酸化物、Ｎｂ−Ｔｉ複合酸化物及びＡｌ−Ｔｉ複合酸化物からなる群より選ばれた少なくとも一種を含有する材料で覆われ、Ａｌ及びＭｇらなる群より選ばれた一種を主成分として含有する金属粒子を溶射することで、前記鋼板よりも高い耐食性を有する層を形成する原子炉格納容器の加工方法。
【請求項１０】
原子炉格納容器の内部に設けられる炭素鋼製の原子炉格納容器内部構造物の表面にＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ａｌ２Ｏ３、Ｚｒ−Ｔａ複合酸化物、Ｚｒ−Ｎｂ複合酸化物、Ｚｒ−Ａｌ複合酸化物、Ｔａ−Ｎｂ複合酸化物、Ｔａ−Ａｌ複合酸化物、Ｎｂ−Ａｌ複合酸化物、Ｚｒ−Ｔｉ複合酸化物、Ｔａ−Ｔｉ複合酸化物、Ｎｂ−Ｔｉ複合酸化物及びＡｌ−Ｔｉ複合酸化物からなる群より選ばれた少なくとも一種を含有する材料で覆われ、Ａｌ及びＭｇからなる群より選ばれた一種を主成分として含有する金属粒子を溶射することで、前記炭素鋼よりも高い耐食性を有する層を形成する原子炉格納容器内部構造物の加工方法。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施の形態は、原子炉格納容器及びその加工方法、原子炉格納容器内部構造物及びその加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子炉格納容器の内側を覆う炭素鋼製の鋼板の表面には、腐食を防ぐためにＺｎを含有するコーティング（耐食層）が施されている。また、原子炉格納容器内の炭素鋼製の構造物にも同様の耐食層が形成されている。例えば、特許文献１に記載されているように原子炉格納容器の圧力抑制室の内面には有機系Ｚｎリッチ塗膜が施されている。また、原子炉圧力容器内に設けられたグレーチングにはＺｎめっきが施されている。グレーチングのように、原子炉格納容器内に設けられた炭素鋼製の構造物を原子炉格納容器内部構造物と呼称する。
【０００３】
Ｚｎは腐食されると不動態を形成する金属であり、水中や水蒸気中など金属が腐食されやすい環境下ではその表面に不動態皮膜を形成する。不動態皮膜は緻密な酸化物または水酸化物の膜であって、耐食性が高い。不動態皮膜の内側の金属は腐食性の環境に触れにくくなるため腐食されにくくなる。よって、Ｚｎを含有する耐食層で覆われた炭素鋼はＺｎが形成する不動態皮膜により腐食が抑制される。
【０００４】
ここで、腐食とは対象物が周囲の環境と反応し、その厚さが減少すること（減肉）である。腐食速度とは、水中や水蒸気中などの腐食性の環境で、対象物が減肉していく速度のことである。耐食性が高いとは対象物の腐食速度が小さいことである。また、水蒸気中での腐食は、水蒸気が対象物の表面で水滴となり、水と対象物が反応するために生じる。
【０００５】
金属は電位が低い金属（卑な金属）ほど腐食されやすく、電位が高い金属（貴な金属）ほど腐食されにくい。そのため、水中や水蒸気中で卑な金属と貴な金を接触させると、卑な金属が先に水や水蒸気に溶出して電子を放出し、貴な金属に電子を供給する。そして、貴な金属は電子放出が妨げられるため腐食が抑制される。この作用を犠牲防食作用という。
【０００６】
Ｚｎは炭素鋼の主成分であるＦｅと比較して卑である。よってＺｎを含有する耐食層が、損傷を受けて炭素鋼の一部が水中や水蒸気中などに露出した場合には、Ｚｎの犠牲防食作用により炭素鋼の腐食が抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−２４３８８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ＺｎはＦｅと比較して卑な金属であるが、６０℃以上においてＺｎとＦｅの貴卑の関係は逆転する。そのため、水中や水蒸気中でＺｎを含有する耐食層が損傷を受け炭素鋼が露出し、その表面温度が６０℃以上であると、炭素鋼がＺｎより優先して水や水蒸気に溶出する恐れがある。つまり、Ｚｎと炭素鋼の犠牲防食作用の関係が逆転することにより、Ｚｎを含有する耐食層が炭素鋼の腐食を加速させる可能性がある。
【０００９】
さらにＺｎは、水中において約６０℃以上で腐食速度が増大することが知られている。この腐食は不動態皮膜の存在に関わらず生じる。そのため、水中や水蒸気中であってＺｎを含有する耐食層の表面温度が６０℃以上のとき、Ｚｎを含有する耐食層は耐食性が急速に低下し、耐食層が減肉し炭素鋼が露出する可能性がある。そして炭素鋼は水や水蒸気と接触し反応し腐食される。
【００１０】
原子炉格納容器は通常運転時において、原子炉格納容器の内壁を覆う鋼板の表面温度が高温になることは無い。しかし、自然災害や事故などで原子力発電所に想定外の深刻な異常が生じた場合、原子炉圧力容器内の高温水が原子炉格納容器内に放出されることが考えられる。その場合、原子炉圧力容器内部の温度が上昇し、内壁を覆う鋼板の表面温度が６０℃以上になり、水や水蒸気と接触する可能性がある。
【００１１】
よって、本発明が解決しようとする課題は、通常運転時及び原子炉格納容器内部が事故等により高温の水や蒸気で満たされた場合にも、高い耐食性を維持する原子炉格納容器及び原子炉格納容器内部構造物を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を達成するため、実施形態の原子炉格納容器は、原子炉格納容器の内壁面に設けられた炭素鋼製の鋼板の表面を覆う、鋼板よりも高い耐食性を備える層を有し、層はＣｒ、Ｎｉ、Ａｌ、ＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｚｒ−Ｔａ複合酸化物、Ｚｒ−Ｎｂ複合酸化物、Ｚｒ−Ａｌ複合酸化物、Ｔａ−Ｎｂ複合酸化物、Ｔａ−Ａｌ複合酸化物、Ｎｂ−Ａｌ複合酸化物、Ｚｒ−Ｔｉ複合酸化物、Ｔａ−Ｔｉ複合酸化物、Ｎｂ−Ｔｉ複合酸化物及びＡｌ−Ｔｉ複合酸化物からなる群より選ばれた少なくとも一種を含有するものとする。
【００１３】
上記課題を達成するため、実施形態の原子炉格納容器内部構造物は、原子炉格納容器の内部に設けられる炭素鋼製の構造物であって、その表面に炭素鋼よりも高い耐食性を備える層を有し、層はＣｒ、Ｎｉ、Ａｌ、ＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｚｒ−Ｔａ複合酸化物、Ｚｒ−Ｎｂ複合酸化物、Ｚｒ−Ａｌ複合酸化物、Ｔａ−Ｎｂ複合酸化物、Ｔａ−Ａｌ複合酸化物、Ｎｂ−Ａｌ複合酸化物、Ｚｒ−Ｔｉ複合酸化物、Ｔａ−Ｔｉ複合酸化物、Ｎｂ−Ｔｉ複合酸化物及びＡｌ−Ｔｉ複合酸化物からなる群より選ばれた少なくとも一種を含有するものとする。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１の実施形態における原子炉格納容器の垂直断面模式図。
【図２】第１の実施形態における原子炉格納容器内壁の表面近傍の断面図。
【図３】第２の実施形態における原子炉格納容器内壁の表面近傍の断面図。
【図４】第３の実施形態における原子炉格納容器内壁の表面近傍の断面図。
【図５】第３の実施形態における原子炉格納容器内壁の表面近傍の断面のうち、損傷した内壁表面近傍の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００１６】
（第１の実施形態）
第１の実施形態について図１及び図２を用いて説明する。図１は、第１の実施形態における原子炉格納容器の垂直断面模式図である。図２は、第１の実施形態における原子炉格納容器内壁の表面近傍の断面図である。
【００１７】
（構成）
以下、本実施形態の構成について説明する。図１に示すように、原子炉格納容器１０の内側には原子炉圧力容器１１が備えられている。原子炉圧力容器１１の内部には核燃料１２が設けられている。原子炉格納容器１０の圧力抑制室１３には冷却水１４があり、ドライウェル１５内には、足場や階段としてグレーチング１６が設けられている。原子炉格納容器１０は、図示していないが原子炉建屋の中に収められている。
【００１８】
原子炉格納容器１０内壁の表面近傍の断面を図２に示す。原子炉格納容器１０の内面は炭素鋼の鋼板１７で覆われている。鋼板１７の原子炉格納容器１０の内部に面した表面には、鋼板１７の腐食を抑制するために耐食層としてめっき金属層１８が形成されている。
【００１９】
めっき金属層１８はめっきされたＣｒまたはＮｉまたはＡｌであり、その厚さは金属の種類や想定される腐食環境に応じて適した厚さとする。なお、めっき金属層１８は、無電解めっきや電気めっき、溶融めっきで鋼板１７にめっきすることができる。厳密に言えばめっき金属層１８はＣｒまたはＮｉまたはＡｌのいずれかを主成分とする合金である。
【００２０】
（作用）
以下、本実施形態の作用について説明する。ＣｒとＡｌはいずれも、水中及び水蒸気中で酸化され不動態皮膜を形成する。そのため、ＣｒまたはＡｌで構成されためっき金属層１８の表面は、原子炉格納容器１０内の腐食環境に応じて酸化し厚さ数ナノメートル程度の不動態皮膜１９を形成している。不動態皮膜１９が形成されているため、ＣｒまたはＡｌのめっき金属層１８は鋼板１７の腐食を抑制する。また、通常運転時及び事故時に原子炉格納容器１０内で想定される環境において、ＣｒやＡｌは不動態の存在のおかげで鋼板１７よりも耐食性が高い。
【００２１】
また、Ａｌは炭素鋼よりも卑な金属であるため、Ａｌのめっき金属層１８が損傷を受け鋼板１７が露出した際には、Ａｌの犠牲防食作用により炭素鋼の腐食は抑制される。また、ＡｌとＦｅの電位差は大きいため、原子炉格納容器内の温度が上昇してもＡｌと炭素鋼の貴卑が逆転することはない。
【００２２】
一方、ＣｒはＡｌと炭素鋼よりも卑な金属であるが、犠牲防食作用により炭素鋼の腐食を抑制する働きはない。それは、Ｃｒが非常に不動態皮膜を形成しやすい金属であるためである。Ｃｒのめっき金属層１８が損傷を受け鋼板１７が露出した場合、損傷によって露出したＣｒ表面にはすぐに不動態皮膜が形成される。そのため、Ｃｒはそれ以上腐食されないため、犠牲防食作用により炭素鋼の腐食を抑制する働きはない。
【００２３】
また、ＮｉはＦｅよりも貴な金属であり電位そのものが高いため、通常運転時及び事故時に想定される原子炉格納容器１０内の環境において、Ｆｅよりも耐食性が高い金属である。そのため、鋼板１７はＮｉのめっき金属層１８に覆われている限り、水や水蒸気との接触を妨げられ、腐食が抑制される。
【００２４】
ＮｉはＦｅよりも貴な金属であって腐食されにくい金属であるため、めっき金属層１８に鋼板１７に達する損傷が生じた場合に、炭素鋼がＮｉのために優先的に腐食される犠牲防食作用は生じにくい。
【００２５】
また、ＣｒやＮｉ、Ａｌはいずれも、温度上昇によって水中や水蒸気中で耐食性が急速に低下することは無く、６０℃以上の水中や水蒸気中においてＺｎよりも高い耐食性を示す。そのため、事故等で原子炉格納容器１０内の温度が上昇し、内部が水や水蒸気で満たされた際にもめっき金属層１８が急速に減肉し鋼板１７が露出することが生じにくい。
【００２６】
（効果）
以下、本実施形態の効果について説明する。本実施形態のめっき金属層１８は耐食性が高く、温度上昇によって水中や水蒸気中での耐食性が急速に低下することは無い。そのため、通常運転時の原子炉格納容器１０内及び、事故等で温度が上昇し、内部が水や水蒸気で満たされた原子炉格納容器１０内においても、鋼板１７の腐食を抑制することができる。
【００２７】
よって、めっき金属層１８を備えることにより、原子炉格納容器１０は通常運転時及び原子炉格納容器内部が事故等により高温の水や蒸気で満たされた場合にも、高い耐食性を維持することができる。
【００２８】
なお本実施形態において、ＣｒまたはＡｌのめっき金属層１８表面の不動態皮膜１９は原子炉格納容器１０内の環境に応じて形成されるとしたが、めっき後に熱処理を施すことで不動態皮膜１９を形成してもよい。
【００２９】
また、Ｎｉのめっき金属層１８は、めっき後に濃硝酸で処理することにより、不動態皮膜１９を形成することが可能である。
【００３０】
また、めっき金属層１８に用いられる金属は同じ温度の水中や水蒸気中で炭素鋼よりも耐食性が高く、温度変化に関わらず水中や水蒸気中での耐食性の変化が小さいものであればよい。
【００３１】
（第２の実施形態）
第２の実施形態の冷却装置について図３を用いて説明する。図３は第２の実施形態における原子炉格納容器内壁の表面近傍の断面図である。なお、第１の実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００３２】
（構成）
以下、本実施形態の構成を説明する。本実施形態において、鋼板１７の原子炉格納容器１０の内部に面した表面は、酸化物層２０で覆われている。酸化物層２０はＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ａｌ２Ｏ３、Ｚｒ−Ｔａ複合酸化物、Ｚｒ−Ｎｂ複合酸化物、Ｚｒ−Ａｌ複合酸化物、Ｔａ−Ｎｂ複合酸化物、Ｔａ−Ａｌ複合酸化物、Ｎｂ−Ａｌ複合酸化物、Ｚｒ−Ｔｉ複合酸化物、Ｔａ−Ｔｉ複合酸化物、Ｎｂ−Ｔｉ複合酸化物及びＡｌ−Ｔｉ複合酸化物のうちいずれか一つである。なお、これらの酸化物はゾルゲル法や溶射法で鋼板１７にコーティングされ、酸化物層２０を形成する。酸化物層の厚さは１マイクロメートルほどである。
【００３３】
ここで、Ｚｒ−Ｔａ複合酸化物とは、ＺｒとＴａの２種の金属からなる酸化物のことであり、ＺｒａＴａｂＯｃである。ａ、ｂ、ｃは、ＺｒとＴａの割合や原子価により決定される整数である。Ｚｒ−Ｔａ複合酸化物は、例えばＺｒＴａ２Ｏ７等である。
【００３４】
また、Ｚｒ−Ｎｂ複合酸化物とは、ＺｒとＮｂの２種の金属からなる酸化物のことであり、ＺｒｄＮｂｅＯｆである。ｄ、ｅ、ｆは、ＺｒとＮｂの割合や原子価により決定される整数である。Ｚｒ−Ｎｂ複合酸化物は、例えばＺｒＮｂＯ７である。
【００３５】
また、Ｚｒ−Ａｌ複合酸化物とは、ＺｒとＡｌの２種の金属からなる酸化物のことであり、ＺｒｇＡｌｈＯｉである。ｇ、ｈ、ｉは、ＺｒとＡｌの割合や原子価により決定される整数である。Ｚｒ−Ａｌ複合酸化物は、例えばＺｒＡｌ２Ｏ５である。
【００３６】
また、Ｔａ−Ｎｂ複合酸化物とは、ＴａとＮｂの２種の金属からなる酸化物のことであり、ＴａｊＮｂｋＯｌである。ｊ、ｋ、ｌは、ＴａとＮｂの割合や原子価により決定される整数である。Ｔａ−Ｎｂ複合酸化物は、例えばＴａ２Ｎｂ２Ｏ１０である。
【００３７】
また、Ｔａ−Ａｌ複合酸化物とは、ＴａとＡｌの２種の金属からなる酸化物のことであり、ＴａｍＡｌｎＯｏである。ｍ、ｎ、ｏは、ＴａとＡｌの割合や原子価により決定される整数である。Ｔａ−Ａｌ複合酸化物は、例えばＴａ２Ａｌ２Ｏ８である。
【００３８】
また、Ｚｒ−Ｔｉ複合酸化物とは、ＺｒとＴｉの２種の金属からなる酸化物のことであり、ＺｒｓＴｉｔＯｕである。ｓ、ｔ、ｕは、ＺｒとＴｉの割合や原子価により決定される整数である。Ｚｒ−Ｔｉ複合酸化物は、例えばＺｒＴｉＯ４等である。
【００３９】
また、Ｔａ−Ｔｉ複合酸化物とは、ＴａとＴｉの２種の金属からなる酸化物のことであり、ＴａｖＴｉｗＯｘである。ｖ、ｗ、ｘは、ＴａとＴｉの割合や原子価により決定される整数である。Ｚｒ−Ｔｉ複合酸化物は、例えばＴａ２ＴｉＯ７である。
【００４０】
また、Ｎｂ−Ｔｉ複合酸化物とは、ＮｂとＴｉの２種の金属からなる酸化物のことであり、ＮｂαＴｉβＯγである。α、β、γは、ＮｂとＴｉの割合や原子価により決定される整数である。Ｎｂ−Ｔｉ複合酸化物は、例えばＮｂ２ＴｉＯ７である。
【００４１】
また、Ｎｂ−Ａｌ複合酸化物とは、ＮｂとＡｌの２種の金属からなる酸化物のことであり、ＮｂδＡｌεＯζである。δ、ε、ζは、ＮｂとＡｌの割合や原子価により決定される整数である。Ｎｂ−Ａｌ複合酸化物は、例えばＮｂ２Ａｌ２Ｏ８である。
【００４２】
また、Ａｌ−Ｔｉ複合酸化物とは、ＡｌとＴｉの２種の金属からなる酸化物のことであり、ＡｌθＴｉμＯπである。θ、μ、πは、ＮｂとＡｌの割合や原子価により決定される整数である。Ａｌ−Ｔｉ複合酸化物は、例えばＡｌ２ＴｉＯ５である。
【００４３】
また、酸化物層２０はＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｚｒ−Ｔａ複合酸化物、Ｚｒ−Ｎｂ複合酸化物、Ｚｒ−Ａｌ複合酸化物、Ｔａ−Ｎｂ複合酸化物、Ｔａ−Ａｌ複合酸化物、Ｎｂ−Ａｌ複合酸化物、Ｚｒ−Ｔｉ複合酸化物、Ｔａ−Ｔｉ複合酸化物、Ｎｂ−Ｔｉ複合酸化物、Ａｌ−Ｔｉ複合酸化物のいずれか２種以上を任意の割合で混合した混合物で構成してもよい。任意の割合とは、酸化物層２０が曝される腐食環境において、酸化物層２０が高い耐食性を示す割合であることが好ましい。
【００４４】
（作用）
以下、本実施形態の作用について説明する。ＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｚｒ−Ｔａ複合酸化物、Ｚｒ−Ｎｂ複合酸化物、Ｚｒ−Ａｌ複合酸化物、Ｔａ−Ｎｂ複合酸化物、Ｔａ−Ａｌ複合酸化物、Ｎｂ−Ａｌ複合酸化物、Ｚｒ−Ｔｉ複合酸化物、Ｔａ−Ｔｉ複合酸化物、Ｎｂ−Ｔｉ複合酸化物、Ａｌ−Ｔｉ複合酸化物、およびこれらのうちいずれか２種以上の混合物はいずれも化学的に安定である。これら酸化物の耐食性は、通常運転時及び事故時に想定される原子炉格納容器１０内の環境において、鋼板１７の耐食性よりも高い。また、６０℃以上の水中や水蒸気中ではＺｎよりも高い腐食性を示す。そのため、事故等で原子炉格納容器１０内の温度が上昇し、内部が水や水蒸気で満たされた際にも酸化物層２０が急速に減肉し鋼板１７が露出することは生じにくい。鋼板１７は酸化物層２０に覆われている限り、水や水蒸気との接触を妨げられ、腐食が抑制される。
【００４５】
（効果）
以下、本実施形態の効果について説明する。
【００４６】
本実施形態の酸化物層２０は耐食性が高く、温度上昇によって水中や水蒸気中での耐食性が急速に低下することは無い。そのため、通常運転時の原子炉格納容器１０内及び、事故等で温度が上昇し、内部が水や水蒸気で満たされた原子炉格納容器１０内においても、鋼板１７の腐食を抑制することができる。
【００４７】
よって、酸化物層２０を備えることにより、原子炉格納容器１０は通常運転時及び原子炉格納容器内部が事故等により高温の水や蒸気で満たされた場合にも、高い耐食性を維持することができる。
【００４８】
また、酸化物層２０は溶射法で鋼板１７上に設けることができるため、新規な原子炉格納容器だけでなく、既設の原子炉格納容器にも形成することができる。
【００４９】
（第３の実施形態）
第３の実施形態の冷却装置について図４及び図５を用いて説明する。図４は、第１の実施形態における原子炉格納容器内壁の表面近傍の断面図である。図５は、第３の実施形態における原子炉格納容器内壁の表面近傍の断面のうち、損傷した内壁表面近傍の断面図である。
【００５０】
なお、第１の実施形態及び第２の実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００５１】
（構成）
以下、本実施形態の構成を説明する。鋼板１７の表面は、金属粒子２１を含有している酸化物２２からなる金属−酸化物複合層２３で覆われている。金属−酸化物複合層２３の厚さは１マイクロメートル程度である。酸化物２２はＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｚｒ−Ｔａ複合酸化物、Ｚｒ−Ｎｂ複合酸化物、Ｚｒ−Ａｌ複合酸化物、Ｔａ−Ｎｂ複合酸化物、Ｔａ−Ａｌ複合酸化物、Ｎｂ−Ａｌ複合酸化物、Ｚｒ−Ｔｉ複合酸化物、Ｔａ−Ｔｉ複合酸化物、Ｎｂ−Ｔｉ複合酸化物、Ａｌ−Ｔｉ複合酸化物のいずれかであり、第２の実施形態の酸化物層２０と同様の酸化物である。
【００５２】
また、酸化物２２はＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｚｒ−Ｔａ複合酸化物、Ｚｒ−Ｎｂ複合酸化物、Ｚｒ−Ａｌ複合酸化物、Ｔａ−Ｎｂ複合酸化物、Ｔａ−Ａｌ複合酸化物、Ｎｂ−Ａｌ複合酸化物、Ｚｒ−Ｔｉ複合酸化物、Ｔａ−Ｔｉ複合酸化物、Ｎｂ−Ｔｉ複合酸化物、Ａｌ−Ｔｉ複合酸化物のいずれか２種以上を任意の割合で混合した混合物で構成してもよい。任意の割合とは、金属−酸化物複合層２３が曝される腐食環境において、金属−酸化物複合層２３が高い耐食性を示す割合であることが好ましい。
【００５３】
金属粒子２１はＡｌまたはＭｇで形成され、粒径は金属−酸化物複合層２３の厚さよりも小さい。ＡｌとＭｇはいずれもＦｅに比べて卑な金属であり、温度によってその貴卑の関係は変化しない。金属粒子２１は酸化物２２中に分散しており、他の粒子から独立しているものや粒子同士で接触しているもの、鋼板１７に接触しているものがある。
【００５４】
（作用）
以下、本実施形態の作用について説明する。
【００５５】
金属−酸化物複合層２３を構成する酸化物２２は（第２の実施形態）の酸化物２０と同様であり、その作用も同様である。したがって、鋼板１７は金属−酸化物複合層２３に覆われている限り、水や水蒸気との接触を妨げられ、腐食が抑制される。
【００５６】
また、金属粒子２１を構成するＡｌとＭｇは、Ｆｅと比較して卑な金属であり、犠牲防食作用により鋼板１７の腐食を抑制する。金属−酸化物複合層２３に鋼板１７に達する傷がついた場合、鋼板１７の一部が原子炉格納容器１０内に露出するとともに、傷近傍の金属粒子２１も原子炉格納容器１０内に露出する。そして、露出した金属粒子２１と鋼板１７が電気的に接触している場合、金属−酸化物複合層２３は金属粒子２１の犠牲防食作用により鋼板１７の腐食を抑制する。また、ＭｇとＦｅの電位差は大きく、原子炉格納容器内の温度が上昇してもＭｇとＦｅの貴卑が逆転することはなく、金属粒子２１が炭素鋼の腐食を促進させることはない。
【００５７】
電気的に接触とは例えば、図５に示すように、露出した金属粒子２１と露出した鋼板１７が直接接触している状態である。または、露出した金属粒子２１が他の金属粒子２１を介して露出した鋼板１７と繋がっていてもよい。
【００５８】
（効果）
以下、本実施形態の効果について説明する。
【００５９】
金属−酸化物複合層２３は酸化物２２を備えるため、第２の実施形態と動揺にと同様に通常運転時の原子炉格納容器１０内及び、事故等により高温の水や水蒸気で満たされた原子炉格納容器１０内においても、鋼板１７の腐食を抑制することができる。
【００６０】
さらに、金属粒子２１を備えるため、金属−酸化物複合層２３に傷がついた場合には、犠牲防食作用を発揮する。
【００６１】
よって、金属−酸化物複合層２３を備えることにより、原子炉格納容器１０は通常運転時及び事故等で高温の水や蒸気で原子炉格納容器内部が満たされた場合にも、高い耐食性を維持することができる。
【００６２】
なお、想定される原子炉格納容器１０内の腐食環境により、金属粒子２１はＡｌまたはＭｇを主成分とする合金としてもよい。金属粒子２１はＡｌとＭｇの合金であってもよい。
【００６３】
また、金属−酸化物複合層２３を鋼板１７上に形成する方法として、酸化物２２で覆った金属粒子２１を鋼板１７に吹きつけた後、熱処理を施す方法が考えられる。また、酸化物２２で覆った金属粒子２１を鋼板１７に溶射し、金属−酸化物複合層２３を形成する方法が考えられる。
【００６４】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【００６５】
例えば、耐食層１７は原子炉格納容器１０の内壁に設けられるだけでなく、グレーチングのような原子炉格納容器内部構造物に設けてもよい。事故等で原子炉圧力容器１１内の高温水が原子炉格納容器１０内に放出された場合には、原子炉格納容器１０内の全ての箇所に高温の水または蒸気と接触する可能性がる。そのため、原子炉格納容１０器内部の炭素鋼製の構造物の全ての表面に、耐食層１７を施すことで、原子炉格納容器の耐食性を高めることができる。
【符号の説明】
【００６６】
１０・・・・・原子炉格納容器
１１・・・・・原子炉圧力容器
１２・・・・・核燃料
１３・・・・・圧力抑制室
１４・・・・・冷却水
１５・・・・・ドライウェル
１６・・・・・グレーチング
１７・・・・・鋼板
１８・・・・・めっき金属層
１９・・・・・不動態皮膜
２０・・・・・酸化物層
２１・・・・・金属粒子
２２・・・・・酸化物
２３・・・・・金属−酸化物複合層 
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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