(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温水中で使用するための金属部品の応力腐食割れを低減させるための方法において、その表面が高温水に暴露されるような系で使用するための金属部品であって、該表面が腐食電位を有し且つ高温水に暴露されたときに応力腐食割れを生じやすい金属部品を選択する工程、前記金属部品の前記表面に金属合金の被膜を設置する工程、及び高温水中で不溶性で且つ接着性である絶縁層を前記金属合金の外側表面上に形成し、これにより前記絶縁層を設けた前記金属部品の腐食電位を高温水中で未被覆の金属部品の表面の腐食電位よりも０．０５０Ｖ以上低下させる工程を有することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記選択する工程、前記被膜を設置する工程及び前記絶縁層を形成する工程が前記金属部品を系内に組み込む前に行われる請求の範囲第１項記載の方法。
【請求項３】
前記選択する工程、前記被膜を設置する工程及び前記絶縁層を形成する工程が前記金属部品を系内に組み込んだ後に行われる請求の範囲第１項記載の方法。
【請求項４】
前記選択する工程、前記被膜を設置する工程及び前記絶縁層を形成する工程が水を前記金属部品と接触するように前記系内に入れた後に行われる請求の範囲第３項記載の方法。
【請求項５】
前記金属部品がＦｅ基合金、Ｎｉ基合金又はＣｏ基合金より成る請求の範囲第１項記載の方法。
【請求項６】
前記金属合金がＡｌ基合金、Ｓｃ基合金、Ｙ基合金、Ｌａ基合金、Ｔｉ基合金、Ｚｒ基合金、Ｈｆ基合金、Ｖ基合金、Ｎｂ基合金又はＴａ基合金である請求の範囲第１項記載の方法。
【請求項７】
前記絶縁層が前記金属合金の酸化物、窒化物又は硼化物より成る請求の範囲第１項記載の方法。
【請求項８】
前記被膜を設置する工程が溶射により形成することから成る請求の範囲第１項記載の方法。
【請求項９】
前記被膜を設置する工程が前記金属部品に対して前記金属合金をクラッディングすることより成る請求の範囲第１項記載の方法。
【請求項１０】
前記絶縁層をそなえた前記金属部品の高温水中での腐食電位が、前記金属部品の応力腐食割れの生じる臨界電位より低い請求の範囲第１項記載の方法。
【請求項１１】
前記被膜はその中に物質移動が制限される複数の隙間を有し、該隙間は前記絶縁層を通って前記金属部品の前記表面にまで伸び且つ前記表面への酸化剤の流れを制限し、前記絶縁層及び前記複数の隙間をそなえた前記金属部品の腐食電位が高温水中において未被覆の金属部品の表面の腐食電位に比べて０．０５０Ｖ以上低い請求の範囲第１項記載の方法。
【請求項１２】
表面が高温水に暴露され且つ高温水中において応力腐食割れを生じ易くする腐食電位を持つ様な水冷型原子炉内の金属部品の前記表面の応力腐食割れを低減させるための方法において、前記金属部品の前記表面に金属合金の被膜を設置する工程、及び高温水中で不溶性で且つ接着性である絶縁層を前記金属合金の外側表面上に形成し、これにより前記絶縁層をそなえた前記金属部品の腐食電位を高温水中で未被覆の金属部品の表面の腐食電位よりも０．０５０Ｖ以上低下させる工程を有することを特徴とする方法。
【請求項１３】
原子炉運転中に前記原子炉の給水に水素が添加される請求の範囲第１２項記載の方法。
【請求項１４】
前記絶縁層をそなえた前記金属部品の高温水中での腐食電位が、前記金属部品の応力腐食割れの生じる臨界電位より低い請求の範囲第１２項記載の方法。
【請求項１５】
前記被膜はその中に物質移動が制限される複数の隙間を有し、該隙間は前記絶縁層を通って前記金属部品の前記表面にまで伸び且つ前記表面への酸化剤の流れを制限し、前記絶縁層及び前記複数の隙間をそなえた前記金属部品の腐食電位が高温水中において未被覆の金属部品の表面の腐食電位に比べて０．０５０Ｖ以上低い請求の範囲第１２記載の方法。
【請求項１６】
水冷型原子炉又は水冷型原子炉の関連設備用の部品において、腐食電位を示し且つ高温水中で応力腐食割れを生じやすい表面を有する金属基体、及び前記金属基体の前記表面上に設置された金属合金被膜であって、高温水中で不溶性で接着性である外側電気絶縁層を有する金属合金被膜を含み、該被膜で被覆された前記金属基体が高温水中において未被覆の金属基体の表面の腐食電位に比べて０．０５０Ｖ以上低い腐食電位を有することを特徴とする部品。
【請求項１７】
前記金属基体がＦｅ基合金、Ｎｉ基合金又はＣｏ基合金より成る請求の範囲第１６項記載の部品。
【請求項１８】
前記金属合金被膜がＡｌ基合金、Ｓｃ基合金、Ｙ基合金、Ｌａ基合金、Ｔｉ基合金、Ｚｒ基合金、Ｈｆ基合金、Ｖ基合金、Ｎｂ基合金又はＴａ基合金である請求の範囲第１６項記載の部品。
【請求項１９】
前記電気絶縁層が前記金属合金被膜の酸化物、窒化物又は硼化物より成る請求の範囲第１６項記載の部品。
【請求項２０】
前記電気絶縁層がジルコニアより成る請求の範囲第１９項記載の部品。
【請求項２１】
前記ジルコニアがイットリアで安定化されている請求の範囲第２０項記載の部品。
【請求項２２】
前記電気絶縁層がアルミナより成る請求の範囲第１９項記載の部品。
【請求項２３】
前記被覆された金属基体の高温水中での腐食電位が、金属部品の応力腐食割れの生じる臨界電位より低い請求の範囲第１６項記載の部品。
【請求項２４】
前記被膜はその中に物質移動が制限される複数の隙間を有し、該隙間は前記絶縁層を通って前記金属基体の前記表面にまで伸び且つ前記表面への酸化剤の流れを制限し、前記複数の隙間を有する前記被覆された金属基体の腐食電位が高温水中において未被覆の金属部品の表面の腐食電位に比べて０．０５０Ｖ以上低い請求の範囲第１６記載の部品。
【請求項２５】
原子炉の運転に際して応力腐食割れを生じさせ易いために応力腐食割れの低減処理を施した金属部品を含む水冷型原子炉において、前記金属部品の各々が、腐食電位を示し且つ未処理のままでは高温水中において応力腐食割れを生じ易い表面を有する金属基体、及び前記金属基体の前記表面上に設置された金属合金被膜であって、高温水中で不溶性で接着性である外側電気絶縁層を有する金属合金被膜を含み、該被膜で被覆された前記金属基体が高温水中において未被覆の金属基体の表面の腐食電位に比べて０．０５０Ｖ以上低い腐食電位を有することを特徴とする水冷型原子炉。
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は、高温水に暴露される部品の腐食電位を保護金属合金被膜の使用により低下させる技術に関するものである。本発明は、特に、高温水中の金属部品の腐食電位を低下させる被膜として、高温水中で不溶性で且つ接着性である外側絶縁層を形成するようにし得る金属合金の使用に関する。
発明の背景
ここで言う「高温水」という用語は、約１００℃以上の温度を有する水、蒸気、又はそれから生じた復水を意味する。高温水は、水脱気装置、原子炉及び蒸気駆動式発電所のごとき各種の公知装置において見出される。高温水は、過酸化水素や酸素のごとき酸化性化学種を高濃度で含有することがある。
原子炉は発電用途、研究用途及び推進用途のために使用されている。典型的な原子炉は原子炉圧力容器を有していて、この原子炉圧力容器内には炉心から熱を除去するための原子炉冷却材（すなわち高温水）が含まれている。それぞれの配管系統により、加熱された水又は蒸気が蒸気発生器又はタービンに運ばれ、そして再循環水又は給水が圧力容器に戻される。原子炉圧力容器の運転圧力及び温度は、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）の場合において約７ＭＰａ及び２８８℃であり、また加圧水型原子炉（ＰＷＲ）の場合において約１５ＭＰａ及び３２０℃である。原子炉の大部分は、各種の材料から成る金属部品によって構成されている。ＢＷＲ及びＰＷＲのいずれにおいて使用される材料も、高温水への暴露を含め、様々な負荷条件、環境条件及び放射線条件に耐え得るものでなければならない。
高温水に暴露される材料の実例としては、炭素鋼、合金鋼、ステンレス鋼及びその他の鉄基合金、並びにニッケル基合金、コバルト基合金及びジルコニウム基合金が挙げられる。水冷型原子炉において使用されるこれらの材料は綿密に選択され且つ処理されるにもかかわらず、高温水に暴露された材料には腐食が起こる。かかる腐食は、たとえば応力腐食割れ、隙間腐食、摩耗腐食、圧力逃がし弁の固着、及びγ線を放出する60Ｃｏ同位体の蓄積のごとき様々な問題の原因となる。
応力腐食割れ（ＳＣＣ）は、高温水に暴露される金属製原子炉部品（たとえば、構造部材、配管、留め金具及び溶接部）において起こる公知の現象である。ここで言う「ＳＣＣ」とは、静的又は動的な引張応力と亀裂の先端における腐食との組合せによって成長する割れを意味する。原子炉の金属部品は、たとえば、熱膨張率の差、原子炉冷却水の閉込めのために必要な運転圧力、並びにその他の原因（たとえば、溶接、冷間加工及びその他の非対称的な金属処理に伴う残留応力）に由来する様々な応力を受け易い。更にまた、水の化学的性質、溶接、隙間の幾何学的形状、熱処理及び放射線がＳＣＣに対する金属部品の感受性を増大させることもある。
炉水中に酸素が約１〜５ｐｐｂ若しくはそれ以上の濃度で存在する場合にＳＣＣがより早い速度で起こることは良く知られている。また、原子炉冷却水の放射線分解によって酸素、過酸化水素及び短寿命のラジカルのごとき酸化性化学種を生成させる高レベルの放射線束に暴露された部品においてはＳＣＣが更に増加する。かかる酸化性化学種は金属の電気化学的腐食電位（ＥＣＰ）を上昇させる。電気化学的腐食は、金属表面上の陽極領域から陰極領域に電子が流れることによって引起こされる。ＥＣＰは腐食現象の起こり易さを示す熱力学的傾向の尺度であって、ＳＣＣ、腐食疲労、腐食被膜の肥厚、及び全体腐食のごとき各種の腐食現象の速度を決定する際の基本パラメータである。
ＥＣＰがＢＷＲ環境中におけるＳＣＣ感受性を制御する際の主要な変数であることは明確に証明されている。図１は、０．１〜０．５μＳ／ｃｍの溶液導電率を有する２８８℃の水中に２７．５〜３０ＭＰａ√ｍの定加重下で浸漬された炉内増感タイプ３０４ステンレス鋼の２５ｍｍＣＴ試験片に関し、亀裂成長速度の観測値（データ点）及び予測値（曲線）を腐食電位の関数として示したものである。高い腐食電位及び亀裂成長速度におけるデータ点は、試験用又は商業用原子炉における実際の照射水化学条件に対応している。
腐食電位（又は混合電位）は電解液中に配置された金属表面上における各種の酸化及び還元反応の速度論的バランスを表すものであって、それは溶存酸素のごとき酸化剤の濃度を減少させることによって低下させることができる。図２は、白金又はパラジウムのごとき触媒活性表面上におけるＨ2とＯ2との相互作用を示すＥ（電位）対ｌｏｇ｜ｉ｜（電流密度の絶対値）曲線のグラフである。ｉ0は交換電流密度を表していて、これは反応の可逆性の尺度である。ｉ0より高いレベルでは、傾斜した直線領域において活性化分極（ターフェル挙動）が認められる。ｉLは金属表面への酸素拡散に関する制限された電流密度を表していて、これは物質移動速度（たとえば、酸素濃度、温度及び対流）と共に変化する。酸素及び水素を含有する高温水中における腐食電位は、Ｏ2還元曲線（Ｏ2＋２Ｈ2Ｏ＋４ｅ-→４ＯＨ-）とＨ2酸化曲線（Ｈ2→２Ｈ+＋２ｅ-）との交点によって支配されるのが通例であって、速度の小さい金属溶解は一般に小さな役割しか演じない。
たとえば溶存酸素濃度そのものに比べて腐食電位が根本的に重要であることは図３に示されている。この図によれば、ひとたび過剰水素条件が達成されれば、Ｐｄ被覆ＣＴ試験片の亀裂成長速度は比較的高い酸素濃度が存在するにもかかわらず劇的に低下するのである。図３は増感タイプ３０４ステンレス鋼のＰｄ被覆ＣＴ試験片に関し亀裂の伸長量を時間に対してプロットしたグラフであって、約４００ｐｐｂの酸素を含有する２８８℃の水中において約０．１μＭのＨ2ＳＯ4の存在下で亀裂成長の促進が起こることを示している。ＣＴ試験片はＰｄで被覆されていたから、過剰水素条件への変化は腐食電位及び亀裂成長速度の低下をもたらした。
ＢＷＲにおいては、炉心内における一次冷却水の放射線分解の結果、少量の水の正味分解によってＨ2、Ｈ2Ｏ2、Ｏ2並びにその他の酸化性及び還元性ラジカルのごとき化学生成物が生じる。定常運転条件の下では、再循環する水中においてはＯ2、Ｈ2Ｏ2及びＨ2の濃度がほぼ平衡に達し、またタービンに送られる蒸気中においてはＯ2及びＨ2の濃度がほぼ平衡に達する。このような濃度のＯ2、Ｈ2Ｏ2及びＨ2は酸化性環境を生み出すのであって、その結果として感受性を有する構造材料の粒間応力腐食割れ（ＩＧＳＣＣ）を促進する条件が生じることがある。
感受性材料のＩＧＳＣＣを低減させるために使用される公知方法の１つは水素水化学（ＨＷＣ）技術の使用であって、それによればＢＷＲ環境の酸化性がより還元性の状態に変化する。このような効果は、原子炉への給水に水素ガスを添加することによって達成される。かかる水素が圧力容器に到達すると、それは放射線分解によって生成された酸化性化学種と一様に且つ金属表面上で反応して水を再生し、それによって金属表面に隣接した部分の水をはじめとする炉水中に溶解した酸化性化学種の濃度を低下させる。このような再結合反応の速度は局部的な放射線の場、水の流量及びその他の変量に依存する。
ＨＷＣ技術によれば、注入された水素は水中における酸化性化学種（たとえば溶存酸素）のレベルを低下させ、その結果として水中における金属のＥＣＰを低下させる。しかしながら、水の流量の変動及び中性子やγ線への照射時間や強度のごとき要因のため、上記のごとき酸化性化学種の濃度は原子炉によって異なり、また同一の原子炉内においても部位によって異なる。それ故、高温水中における金属製原子炉部品のＩＧＳＣＣを防止するためＥＣＰを臨界電位未満に維持するのに十分な程度にまで酸化性化学種のレベルを低下させるために必要な水素の量は一定しなかった。ここで言う「臨界電位」という用語は、標準水素電極（ｓｈｅ）目盛に基づいて表した場合に約−０．２３０〜−０．３００Ｖの範囲内の腐食電位を意味する。ＥＣＰが臨界電位よりも高い系中においてはＩＧＳＣＣが早い速度で進行し、またＥＣＰが臨界電位よりも低い系中においてはＩＧＳＣＣが実質的に遅い速度で進行するか、あるいは実際上全く進行しない（図１参照）。酸素のごとき酸化性化学種を含有する水はそれに暴露される金属のＥＣＰを臨界電位以上に上昇させるのに対し、酸化性化学種をほとんど若しくは全く含有しない水はＥＣＰを臨界電位未満に低下させる。
初期におけるＨＷＣ技術の使用は、比較的多量の溶存水素を添加することに集中していた。かかる溶存水素の添加は、炉心の外側の水中における溶存酸化濃度を約２００ｐｐｂから５ｐｐｂ未満にまで低下させることができ、その結果として腐食電位は約＋０．０５ＶSHEから−０．２５ＶSHE以下に変化することが判明した。このようなアプローチは国内及び海外のＢＷＲにおいて商業的に使用されている。酸化性化学種を含有する炉水に接触するステンレス鋼及びその他の構造材料の腐食電位は、通例、原子炉給水中に水素を注入することから成るＨＷＣ技術の使用によって臨界電位未満に低下させることができる。給水への十分な水素添加速度に対しては、ＩＧＳＣＣを阻止するために必要な条件を原子炉内の特定の部位について求めることができる。原子炉系内の部位に応じ、必要な水素添加レベルは異なる。炉心の高レベル放射線束の存在下、あるいは酸化性の陽イオン不純物（たとえば、第二銅イオン）の存在下においては、ＥＣＰを低下させるため遥かに高い水素注入レベルが必要である。
（１８〜２０％のＣｒ、８〜１０．５％のＮｉ及び２％のＭｎを含有する）タイプ３０４ステンレス鋼及びＢＷＲにおいて使用されるその他全ての構造材料のＩＧＳＣＣは、それらのＥＣＰを−０．２３０ＶSHEより低い値に低下させることによって効果的に低減させ得ることが証明されている。このような目的を達成するために有効な方法は、ＨＷＣ技術を使用することである。しかしながら、ＥＣＰを臨界電位未満に低下させるために要求されることのある高レベル（たとえば、炉水中において約２００ｐｐｂ以上）の水素の添加は、蒸気中への短寿命の16Ｎ化学種の取込みの結果として蒸気駆動タービン区域により高い放射線レベルをもたらすことがある。多くのＢＷＲについて述べれば、圧力容器の内部部品のＩＧＳＣＣを低減させるために必要な水素添加量は主蒸気管路放射線モニターの測定値を５〜８倍に増加させる。このような主蒸気管路放射線の増加は許容し得ないほどに高い環境線量率をもたらすことがあるが、これは遮蔽及び放射線被曝管理のために多大の投資を必要とすることがある。それ故、最近の研究においては、主蒸気の放射線量率の増加を最少限に抑えながらＨＷＣ技術の利益を得るために必要な最小レベルの水素を使用することに関心が集まっている。因みに、たとえば腐食電位が僅かに０．０５０ＶSHEだけ低下した場合にＩＧＳＣＣの顕著な低減が起こり得るのは、腐食電位が−０．２３０ＶSHEより高い場合であることを認識することが重要である。図１について説明すれば、腐食電位がたとえば−０．１００ＶSHEから−０．１５０ＶSHEにまで０．０５０ＶSHEだけ低下した場合、０．１〜０．５μＳ／ｃｍの溶液導電率においては亀裂成長速度が約１／２に低下するのである。
ＥＣＰを低下させるために使用されるもう１つの有効なアプローチは、パラジウム又はその他の貴金属を用いてステンレス鋼の表面を被覆又は合金化することである。ステンレス鋼の表面上にパラジウムが存在すれば、−０．２３０ＶSHEという所要のＩＧＳＣＣ臨界電位を達成するための水素要求量が減少する。すなわち、貴金属を含有する合金又は金属被膜を使用すれば、遥かに低い水素添加速度でより低い腐食電位（たとえば、約−０．５ＶSHE）を達成することができるのである。たとえば、米国特許第５１３５７０９号〔アンドレセン（Andresen）等〕の明細書中には、炭素鋼、合金鋼、ステンレス鋼又はその他の鉄基合金、あるいはニッケル基合金又は又はコバルト基合金から成る部品上に貴金属の触媒層を形成することにより、高温水に暴露された該部品のＥＣＰを低下させる方法が開示されている。かかるアプローチは、触媒表面上における溶存酸素と溶存水素との極めて効率的な再結合動力学に基づいている。（図２に示されるごとく、Ｈ2の酸化に関するｉ0が高い結果、多くのＯ2還元曲線は−０．５ＶSHEで交わることになる。）このことは、純粋な貴金属の被膜について証明されたばかりでなく、たとえば０．１重量％未満のＰｔ又はＰｄを含有する非常に希薄な合金又は金属被膜についても証明された（図３〜５参照）。図４は、純白金、タイプ３０４ステンレス鋼、及び超高速酸素燃料（ＨＶＯＦ）技術に従って０．１重量％のパラジウムを含有するタイフ３０８Ｌステンレス鋼の粉末を溶射したタイプ３０４ステンレス鋼に関して測定された腐食電位を示している。データは２００ｐｐｂの酸素及び様々な量の水素を含有する２８５℃の水中において得られた。水素の量が酸素との再結合による水の生成（２Ｈ2＋Ｏ2→２Ｈ2Ｏ）に関連する化学量論値付近又はそれよりも高くなると、腐食電位はそれの熱力学的限界（約−０．５ＶSHE）にまで劇的に低下する。図５は、最高５０００ｐｐｂまでの酸素及び様々な量の水素を含有し且つ２００ｃｃ／分の流量を有する２８８℃の水中における０．３５重量％のパラジウムを添加したタイプ３０４ステンレス鋼の腐食電位を示している。
もし表面再結合速度が（表面付近における停滞した水の境界層を通して）金属表面に供給される酸化剤の供給速度よりも遥かに大きければ、（表面における）酸化剤の濃度は極めて低くなり、そして（たとえ炉水中における溶存酸素濃度が高いままであっても）腐食電位はそれの熱力学的限界（２８８℃の水中において約−０．５ＶSHE）にまで低下する（図３〜５）。更にまた、水の境界層を通しての溶存水素の拡散速度が溶存酸素の場合よりもやや大きい結果、炉水中における水素濃度が化学量論的レベルより多少低くても、金属表面に到達した酸化剤の完全な再結合が維持されることになる。このようなアプローチにおいてもＢＷＲに多少の水素を添加することは必要であるが、その添加量は初期のＨＷＣ技術のために要求されていたものよりも大幅に（たとえば、前者の僅か１％以下にまで）少なくすることができる。水素の添加がなおも必要である理由は、酸化剤（主として酸素及び過酸化水素）及び還元剤（主として水素）が放射線分解によって化学量論的バランスを保ちながら生成されるのに対し、ＢＷＲにおいては水素が優先的に蒸気相に分配されるからである。また、過酸化水素は蒸気中に全く移行しない。それ故、ＢＷＲの再循環水中においては水素に比べて酸素がやや過剰に存在すると共に、かなり高い濃度（たとえば、約２００ｐｐｂ）の過酸化水素が存在することになる。なお、（炉心の上方における）蒸気の分離前又は分離中に過酸化水素を接触分解するように設計された技術もまた既に知られている。
貴金属を使用するアプローチは多くの条件下で極めて有効に働くが、貴金属に関する実験データ及び炉内測定値は、金属表面への酸化剤供給速度が再結合速度に接近し且つ（あるいは）それを超過することがあり得ることを示している（図６及び７参照）。図６は、アイオワ州パロに存在するデュアン・アーノルド（Duane Arnold）ＢＷＲ内の幾つかの部位におけるステンレス鋼及び白金の腐食電位に対する給水水素添加量の効果を示すグラフである。約２ＳＣＦＭの給水水素添加量においては、再循環管路中の腐食電位は約−０．２５ＶSHE以下にまで低下する。しかるに、高レベル放射線束領域（炉心頂部）においては、純Ｐｔの場合でも腐食電位は１５ＳＣＦＭ以上の給水水素添加量において約−０．２５ＶSHEより高いレベルに留まっている。このような高い給水水素添加量の下では、水素の費用及び揮発性16Ｎの増加（タービンシャイン）のため、長期の運転は極めて望ましくない。図７は、高流体流速条件を模擬する回転円筒試験体を成すような２８８℃の水中のＰｄ被覆タイプ３１６ステンレス鋼に関し、腐食電位を水素添加量に対してプロットしたグラフである。この場合の水は１．０ｐｐｍのＯ2を含有していた。水素レベルが化学量論値を越えて増加するのに伴い、腐食電位は低下したが、約−０．２０ＶSHEまでに留まった。これらの試験における酸素供給速度は水素反応の交換電流密度（ｉ0）を越えていた（図２参照）。そして、水素反応の活性化分極（ターフェル応答）が開始する結果、非触媒表面上における正常水化学条件及び極端な水素水化学条件の下で測定される電位の中間に位置する混合電位（又は腐食電位）への移動が起こった。
金属表面への酸化剤供給速度が再結合速度に接近し且つ（あるいは）それを超過するような点においては、腐食電位は数百ミリボルトにわたって急激に上昇する（たとえば、−０．２ＶSHE以上に上昇する）。実際、（比較的僅かな）過剰水素条件下でも、ＢＷＲの炉心内における純白金電極はかなり高い腐食電位を示すのである。ただし、それでも（非触媒性の）ステンレス鋼の場合よりは多少低い（図６参照）。（当初の水素水化学技術において通例使用されていた値を十分に上回る）非常に高い水素レベルにおいては、貴金属表面上における腐食電位は−０．３ＶSHEよりも低いレベルにまで低下する（図６参照）。しかしながら、莫大な水素添加費用と蒸気中における揮発性の放射性窒素（すなわち、タービン建屋内の放射線レベルを上昇させることのある16Ｎ）の大幅な増加とを考え合わせると、非常に大きい水素添加速度の使用は望ましくない。
それ故、ＨＷＣ技術及び触媒被膜又は合金に加えて高温水中における金属部品のＥＣＰを低下させるための他の手段、特にＥＣＰを低下させるためのそれらの方法の制約の一部又は全部を解消し得る手段を開発することが望ましいのである。
発明の概要
本発明は、過酸化水素及び溶存酸素のごとき酸化剤を含有する高温水環境中で使用されるステンレス鋼及びその他の金属合金のＥＣＰを低下させることを対象とする。これは、高温水中で不溶性で且つ接着性である電気絶縁性外側層を有する金属合金で、ＩＧＳＣＣ感受性を有する原子炉部品の表面を被覆することによって達成される。本発明に従えば、水素の添加を行わない場合においても金属部品の腐食電位は負の方向に移動する。
本発明は、高温水中で使用するための金属部品の応力腐食割れを低減させるための方法として記述できる。この方法は、その表面が高温水に暴露されるような系で使用するための金属部品であって、該表面が腐食電位を有し且つ高温水に暴露されたときに応力腐食割れを生じやすい金属部品を選ぶ工程、前記金属部品の前記表面に金属合金の被膜を設置する工程、及び高温水中で不溶性で且つ接着性である絶縁層を前記金属合金の外側表面上に形成する工程を有する。これにより、絶縁層を設けた金属部品は高温水中で未被覆の金属部品の表面の腐食電位よりも０．０５０Ｖ以上低い腐食電位を有することになる。
本発明の目的は、水素の添加を行わずに、高温水環境中で使用される金属部品のＥＣＰを低下させることである。本発明の他の目的は、水素の添加を行わずに、このような部品のＥＣＰを臨界電位以下に低下させることである。更に他の目的は、高温水中で不溶性である接着性の自己不動態化被膜を開発することである。
本発明の重要な利点は上記の目的を達成することであり、更に他の利点としては、金属合金被膜を設置するために使用される方法に融通性があること（例えば、溶射、クラッディング）、個々の部品への金属合金被膜の設置が部品を系に組み込む前に行うことが出来ると共に高温水を収容した系に現場で行うことが出来ること、本発明の被膜が絶縁被膜（すなわちジルコニア）と匹敵するような改善された耐機械的損傷性を有する可能性があること、が挙げられる。
【図面の簡単な説明】
図１は、２８８℃の水中に浸漬された炉内増感タイプ３０４ステンレス鋼に関し、亀裂成長速度の観測値及び予測値を腐食電位に対してプロットとしたグラフである。
図２は、白金又はパラジウムのごとき触媒活性表面上におけるＨ2とＯ2との相互作用を示すＥ（電位）対ｌｏｇ｜ｉ｜（電流密度の絶対値）曲線のグラフである。
図３は、約４００ｐｐｂの酸素及び０．１μＭのＨ2ＳＯ4を含有する２８８℃の水中に浸漬された増感タイプ３０４ステンレス鋼のＰｄ被覆ＣＴ試験片に関し、亀裂の伸長量を時間に対してプロットしたグラフである。
図４は、純白金（□）、タイプ３０４ステンレス鋼（○）、及び超高速酸素燃料（ＨＶＯＦ）技術に従って０．１重量％のパラジウムを含有するタイプ３０８Ｌステンレス鋼の粉末を溶射したタイプ３０４ステンレス鋼（●）の腐食電位を示すグラフである。
図５は、様々な量の水素及び３５０ｐｐｂ（○）、２．５ｐｐｍ（▲）又は５．０ｐｐｍ（□）の酸素を含有し且つ２００ｃｃ／分の流量を有する２８８℃の水中における０．３５重量％のパラジウムを添加したタイプ３０４スチンレス鋼の腐食電位を示すグラフである。
図６は、炉心頂部（●）、炉心底部（■）及び再循環管路（▲）におけるタイプ３０４ステンレス鋼の腐食電位、並びに炉心頂部（○）及び炉心底部（□）における白金の腐食電位に対する給水水素添加量の効果を示すグラフである。
図７は、０．３ｍ／秒（●）、１．５ｍ／秒（□）及び３．０ｍ／秒（▲）の高流体流速条件を模擬する回転円筒試験体を成すような２８８℃の水中のＰｄ被覆タイプ３１６ステンレス鋼に関し、腐食電位を水素添加量に対してプロットしたグラフである。
図８は、一般に亀裂の外側（開口部）に高い腐食電位をもたらし且つ亀裂の内側（先端部）に低い腐食電位をもたらすような電気化学的過程を示す略図である。
図９Ａ〜９Ｆは各種の被覆及び未被覆部品において高レベル放射線束の下で生じる腐食電位φcを比較して示す略図である。
図１０Ａ〜Ｃは、本発明の絶縁層を有する保護金属合金被膜の略図であり、ジルコニア絶縁層と共に溶射したジルコニウム合金粉末を示し、また亀裂が被膜中を進行するときの被膜による保護の様子を示している。
図１１及び１２は、未被覆のタイプ３０４ステンレス鋼（●）及び空気プラズマ溶射法によってイットリア安定化ジルコニアで被覆されたタイプ３０４ステンレス鋼（□）の腐食電位をそれぞれ酸素濃度及び過酸化水素濃度に対してプロットしたグラフである。
図１３及び１４は、未被覆のタイプ３０４ステンレス鋼（●）、厚さ３ミル（□）、５ミル（▲）及び１０ミル（○）のイットリア安定化ジルコニアで被覆されたタイプ３０４ステンレス鋼、並びに純ジルコニウムに関し、純水中に２日間にわたり浸漬した後の腐食電位及び各種の水化学条件を有する水中に３ヶ月間にわたり浸漬した後の腐食電位を酸素濃度に対してそれぞれプロットしたグラフである。
図１５は、２００ｃｃ／分の等価流量の２８８℃の水の中における未被覆のタイプ３０４ステンレス鋼（●）、ジルカロイ−２（□）及び純ジルコニウム（▲）の腐食電位を酸素濃度に対してプロットしたグラフである。
図１６は、２００ｃｃ／分の等価流量の２８８℃の水の中における未被覆のタイプ３０４ステンレス鋼（●）、ジルカロイ−２（□）及び純ジルコニウム（▲）の腐食電位を過酸化水素濃度に対してプロットしたグラフである。
発明の詳しい説明
本発明は、高レベル放射線束を有する炉内領域〔あるいは高い濃度及び（又は）高い流体流速／対流レベルに由来する非常に大きい酸化剤供給速度を有し得るその他の領域〕内において低い腐食電位を達成するという課題を解決するための技術に関する。この技術は、水冷型原子炉の金属部品のＳＣＣ感受性表面上に、電気絶縁層を有する金属合金被膜を形成することから成っている。
かかる絶縁層は、（絶縁層を通しての酸化剤の物質移動を制限することによって）供給速度を制限することにより、表面への酸化剤供給速度と表面上における再結合速度とのバランスを変化させるように設計されている。なお、本発明は１９９４年４月１１日に提出された米国特許出願第０８／２２６１５３号と関連を有するものであって、その内容は引用によって本明細書中に併合されている。本発明の技術は下記のごとき基本的な考慮事項に基づいている。
第１の考慮事項は、腐食電位が金属−水界面のみにおいて生じることである。すなわち、金属被膜上においては、腐食電位は金属被膜と炉水本体との界面において生じる。しかるに、絶縁被膜の場合には、腐食電位は基体金属とそれに接触する水（つまり、細孔、亀裂または隙間内の水）との界面において生じるのである。
応力腐食割れに対する腐食電位の影響は、亀裂開口部／自由表面における一般に高い腐食電位と亀裂／隙間の先端部における常に低い腐食電位（たとえば、−０．５ＶSHE）との間の電位差によって生み出される。このような電位差は金属中に電子の流れを生じると共に、溶液中にイオンの流れを生じ、その結果として（古典的な隙間の場合に見られるごとく）亀裂内の陰イオン濃度の増加が誘起されることになる。
図８は、一般に亀裂の外側（開口部）に高い腐食電位をもたらし且つ亀裂の内側（先端部）に低い腐食電位をもたらすような電気化学的過程を示す略図である。電位差Δφcは陰イオンＡ-（たとえば、Ｃｌ-）を亀裂内に濃縮させるが、これはイオン流路及び電子流路の両方が存在する場合のみに限られる。
図９Ａ〜９Ｆは、高レベル放射線束の下で生じる腐食電位φcを比較して示す略図である。詳しく述べれば、Ａは未被覆の（たとえばステンレス鋼製）部品の場合（高いφc）を示し、Ｂは表面への反応体供給速度があまり早くないような条件下における触媒金属被膜で被覆された部品の場合（低いφc）を示し、Ｃは表面への反応体供給速度がＨ2及びＯ2の再結合速度に接近し若しくはそれを超過するような条件下における触媒金属被膜で被覆された部品の場合（中位のφc）を示し、Ｄは絶縁保護被膜で被覆された部品の場合〔酸化剤濃度があまり高くならないという条件下において低い腐食電位（図１１参照）〕を示し、Ｅは貴金属を添加した絶縁保護被膜で被覆された部品の場合（常に低い腐食電位）を示し、そしてＦは外側表面上に絶縁層を有する金属合金被膜で被覆された部品の場合（常に低い腐食電位）を示している。
このように、応力腐食割れに影響を及ぼすためには、亀裂開口部の高い腐食電位が問題の部品に対して電気的に接触する表面内に生じなければならない。金属部品上に絶縁層を有する金属合金被膜（図９及び１０参照）が設置され、且つ該被膜中に多少の細孔又は亀裂が存在するものと仮定すれば、亀裂が形成されているとき又は被膜内を進行しているときに金属合金が亀裂内に絶縁層を形成する限り、腐食電位は金属部品−水界面においてのみ生じることになる。
すなわち、かかる被膜によれば隙間が形成される。しかし、被膜が電気絶縁性のものであるため、その隙間は「電気化学的」な隙間ではなく、単なる「制限された物質移動用の」幾何学的構造に過ぎない。「電気化学的」な隙間における決定的な要素は、高電位領域（たとえば、亀裂開口部）及び低電位領域（たとえば、亀裂先端部）に同時に接触する導電性物質が存在することである。それ故、一連の相互に接続された細孔、隙間又は亀裂を内部に含んだ金属合金層（又は相互に接続された金属粒子）で部品を被覆することは、相互に接続された細孔、隙間又は亀裂内に絶縁層が形成されない場合は、役に立たないのである。このような条件下では、外側の金属合金層中に攻撃的な隙間化学条件が生じることがあり、ひいてはその金属合金層が部品に接触することになる。
従って、本発明の金属合金被膜は、高温水中で不溶性で絶縁性で接着性である。ここで言うの絶縁性とは、高温水を収容するために用いられる金属部品（典型的にはＦｅ基合金、Ｎｉ基合金及びＣｏ基合金、特にステンレス鋼）上に形成する酸化物よりも一層絶縁性が大きいことを意味する。上記の合金は半導体性の表面酸化物を形成し、該酸化物は公知のようにその中を電子が通りやすい。本発明の金属合金上に形成される絶縁層の導電特性は金属部品の外側酸化物層よりもかなり（好ましくは、少なくとも２桁、可能ならそれ以上）低くずべきである。また絶縁層は接着性でなければならず、従って高温水系内で通常生じる熱サイクル条件下で剥離しないことが必要である。また更に、絶縁層は高温水中で、特に溶存酸素及び／又は過酸化水素のような酸化性化学種を含有している高温水で不溶性でなければならない。
第２の考慮事項は、絶縁被膜が水に対して不透過性を示すならば、明らかに下部の金属上に腐食電位は存在せず、また応力腐食割れの心配も存在しないことである。絶縁層中に細孔、微細な亀裂又は隙間が存在すれば、極めて制限された物質移動が起こり得るようになり、従って表面付近に極めて厚い停滞水の境界層が存在する場合と同等になる。酸化剤は金属表面において常に消費されているから、このような非常に制限された物質移動（低速の酸化剤供給）は絶縁被膜を通って基体に到達する酸化剤の供給速度をそれらの再結合速度よりも低いレベルに低下させる。このように物質移動が制限される状況の下では、炉水中に高濃度の酸化剤が存在し且つ化学量論的に過剰の水素が（又はいかなる量の水素も）存在しない場合においても、腐食電位は−０．５ＶSHE以下の値にまで急速に低下する。これと矛盾しない数多くの観測結果が得られている。たとえば、低い酸素レベル（たとえば、１〜１０ｐｐｂ）の下ではステンレス鋼表面上において低い腐食電位が認められるが、隙間／亀裂の内部（直ぐ内側）においては炉水中の酸素レベルが非常に高くても低い腐食電位が認められるのである。
このように、本発明の金属合金被膜を使用することにより、化学量論的に過剰の水素が存在しない場合ばかりでなく、いかなる量の水素も存在しない場合においてもまた、炉水中の高い酸化剤濃度の下で−０．５ＶSHE以下の腐食電位を達成することができる。これは、（費用の点又は水素添加に由来する高い16Ｎ放射線レベルの点から）プラント内のあらゆる部位において化学量論的な過剰水素条件を保証するために十分な量の水素を添加することのできないＢＷＲプラントにとって重要な発明であると言えよう。
本発明の金属合金は、高温水中又は空気中で、上記の絶縁層に関する基準を満たす酸化物を形成することによって自己不動態化する任意の合金で構成される。自己不動態化又は自発不動態化は、細孔、亀裂又は隙間が殆どの金属合金被膜の中にその堆積時又は高温水に対する長期間の暴露後に生じると考えられるので重要である。これらの細孔、亀裂又は隙間はここに述べたような絶縁層を形成しなければならない。さもないと、細孔、亀裂又は隙間がここに述べるような隙間腐食の潜在的な発生源になるからである。金属合金被膜を形成するための可能な適当な合金としては、Ａｌ基合金、Ｓｃ基合金、Ｙ基合金、Ｌａ基合金、Ｔｉ基合金、Ｚｒ基合金、Ｈｆ基合金、Ｖ基合金、Ｎｂ基合金又はＴａ基合金が挙げられる。ここで言う金属合金には又、これらの金属の純粋な形態も含まれる。ジルカロイ−２の様なＺｒ基合金は、原子炉系に適合することが知られているので原子炉用途に好ましい。
これらの金属合金被膜上には様々な絶縁層を形成し得るが、出願人はこれらの合金の酸化物、炭化物、窒化物及び硼化物が高温水用途に最も適合すると信じられる。ジルコニウム合金の場合、絶縁層は該合金の酸化物であってよく、それはジルコニアを構成する。ジルコニア（ＺｒＯ2）は、空気中又は水中で自発的に形成されることと、溶射によって設置できる点で、最初に選ばれる。ジルコニアは、高温水中において構造的にも極めて安定であり（たとえば、剥落や環境促進割れを生じ難い）、且つ化学的にも極めて安定である（たとえば、溶解や反応を示さない）。ジルコニアは様々な粒度で入手することができるから、溶射パラメーターを調整する際の融通性が大きい。溶射は絶縁層を形成する際の望ましい方法である。アルミナもまた選択可能な材料である。２８８℃の水中におけるアルミナの溶解速度はジルコニアの場合よりも大きいが、それでも非常に低いレベルにある。更にまた、高温水中に溶解し難く且つ高温水系の通常の運転条件下で剥落し難いことを含め、高温水環境中において機械的及び化学的に安定でありさえずれば、金属のその他の各種の酸化物、炭化物、窒化物又は炭化物が適当な場合もある。ここで、金属合金被膜上に形成される絶縁層は、空気又は水に暴露されたときに細孔、亀裂又は隙間に形成される絶縁層（例えば酸化物）とは同じでないことがあることに注意されたい。
図１０は、絶縁層を有する本発明の金属合金被膜の概略図であり、被膜が金属部品の表面上に溶射されたジルコニウム粉末の粒子４として示されている。表面にある粒子は、このに述べるように酸化されうる酸化粒子６であり、絶縁層を構成する。堆積直後に存在する亀裂８も図示されている。この亀裂はまた、酸化性環境に暴露されたときに亀裂表面上に酸化粒子６を有する。ジルコニアの絶縁性のため、（酸化剤濃度の高い）外部の水と金属部品の基体との間に電気的接触は生じない。それ故にかかる絶縁層は隙間電池（図８参照）の形成を防止する。図１０Ｂ及び１０Ｃは、亀裂又は隙間が金属合金被膜の中をどのように進行するかを例示する。亀裂又は隙間の先端が酸化剤（例えば溶存酸素又は空気を含む高温水）の存在下で開くと、粒子４が酸化粒子６を形成し、亀裂はそれが金属基体２に達するまで（図１０Ｃ）自己不動態化する。金属基体２に達したとき、亀裂又は隙間１０はその下の金属基体２への酸化剤の物質移動速度（図２及び７参照）を十分に小さい値に制限して金属部品の腐食電位を常に低いレベル（すなわち、−０．５ＶSHE）に保つ。
空気プラズマ溶射法によってイットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）で被覆した円筒形のステンレス鋼電極に関し、２８８℃の純水中において（図１１に示されるような）実験データが得られた。すなわち、Ｃｕ／Ｃｕ2Ｏ膜参照電極の使用により、ステンレス鋼オートクレーブ、白金線及びＹＳＺ被覆ステンレス鋼試験体の腐食電位が測定された。約１ｐｐｍまでの酸素濃度〔ＢＷＲの運転時における相当酸素濃度（Ｏ2＋０．５×Ｈ2Ｏ2）は約１００〜６００ｐｐｂである〕においては、ステンレス鋼オートクレーブ（＋０．２０ＶSHE）及び白金電極（＋０．２７５ＶSHE）に関して高い腐食電位が記録されたにもかかわらず、ＹＳＺ被覆ステンレス鋼試験体の腐食電位は−０．５ＶSHE以下に保たれた。これは、低い酸素レベル（たとえば、１〜１０ｐｐｂ）の下ではステンレス鋼表面において低い腐食電位が認められ、また隙間／亀裂の内部においては非常に高い酸素レベルの下でも低い腐食電位が認められるという数多くの観測結果と矛盾しない。これらの結果は、ジルコニアが絶縁層である場合には本発明の金属合金被膜にも同様に当てはまると信じられる。というのは、両方の場合において絶縁層が同じであるからである。しかしながら、本発明のジルコニア絶縁層は、細孔の少ない絶縁酸化物層が形成（例えば酸化物層が元の位置に形成）された場合には、物質移動を更に制限し、それに対応して一層低い腐食電位を有する。
過酸化水素中においても同様な観測結果が得られた。すなわち、１ｐｐｍを越える濃度においても、ＹＳＺ被覆ステンレス鋼試験体に関して低い腐食電位が観測された（図１２参照）。それに対し、未被覆のステンレス鋼は約＋０．１５０ＶSHEの高い腐食電位を示した。低い腐食電位はまた、１ｐｐｍのＯ2を含有する水中においてＹＳＺ被覆ステンレス鋼試験体を（０．７ｍ／秒の線流速に相当する）５００ｒｐｍの速度で回転させた場合にも観測された。これは驚くべきことではない。なぜなら、早い流速は停滞液体の境界層の厚さを減少させるように作用するが、その厚さはジルコニア被膜に比べれば小さいものに過ぎないからである。このような条件下で低い腐食電位を維持するのに成功したことは、電気絶縁性のジルコニア層が下部の金属表面への物質移動を大幅に低減させる結果、パラジウムのごとき触媒が存在しなくても、溶存酸素含量の極めて低い溶液中における未被覆試験体の場合と全く同様に陰極反応（酸素還元反応）が物質移動によって制限されることを示している。これらの結果は、図１１の結果に関して説明した理由で本発明の金属合金被膜に適用可能であると信じられる。
２８８℃の水中におけるジルカロイの腐食電位測定値によっても本発明の金属合金に対する追加の確証が得られる。通気された溶液中においても、かかる測定値が常に−０．５ＶSHEより低いことは明らかである。ジルコニア被膜が比較的高い電気絶縁性を有する結果として腐食電位は金属表面において生じるが、そこにおいてはジルコニア被膜を通しての制限された酸化剤移動のために酸化剤濃度が極めて低いのである。
図１３及び１４には追加の実験データが示されている。詳しく述べれば、（直径０．２５インチ且つ長さ１インチの）タイプ３０４ステンレス鋼の新鮮な金属表面上に、イットリア活性化ジルコニア粉末から成る被膜が空気プラズマ溶射法によって３種の厚さ（３、５及び１０ミル）を有するように設置された。かかるジルコニア被覆電極、純ジルコニウム電極及び未被覆のタイプ３０４ステンレス鋼の腐食電位が、様々な量の酸素を含有する２８８℃の水中において、Ｃｕ／Ｃｕ2Ｏ／ＺｒＯ2参照電極に対して測定された。腐食電位の測定後、試験体は様々な水化学条件を有する２８８℃の水中に浸漬され、そして開回路中において３ヵ月間にわたり維持された。
初期の試験においては、ＹＳＺ被覆ステンレス鋼電極がジルコニウム電極、未被覆のタイプ３０４ステンレス鋼電極及び参照電極と共にオートクレーブ内に装着された。全ての試験体が２００ｃｃ／分の流量を有する２８８℃の純水中に２日間にわたり浸漬された。図１３に示されるごとく、酸素の添加量を増加させながら腐食電位が順次に測定された。２００〜３００ｐｐｂまでの所定の酸素レベルにおいて、ＹＳＺ被覆電極は同じ酸素レベルで測定されたタイプ３０４ステンレス鋼の腐食電位に比べて低く且つ純ジルコニウム電極の腐食電位とほぼ同等な（−０．５ＶSHE未満の）腐食電位を示した。なお、酸素濃度を更に増加させたところ、ＹＳＺ被覆電極の腐食電位は上昇した。
様々な水化学条件を有する２８８℃の水中においてかかる系を３ヵ月間にわたり放置した後、酸素濃度を増加させながら腐食電位が再び測定された（図１４参照）。これらのデータは、ＹＳＺ被覆電極の腐食電位挙動が長期間にわたって保持されることを示している。
上記のデータから明らかなごとく、タイプ３０４ステンレス鋼の表面上にＹＳＺ被膜を設置することは、金属表面への酸素の物質移動を減少させることによって水素の不存在下においても（約３００ｐｐｂまでの）高い酸素レベルの下で（−０．５ＶSHE未満の）低い腐食電位を維持し、それによって構造材料のＳＣＣを低減させる点で有利であるように思われる。ＢＷＲの運転時における酸素濃度は約２００ｐｐｂであるから、ＢＷＲ用構造部品のＳＣＣは構造材料の表面上にＹＳＺ被膜又はその他任意の電気絶縁性保護被膜を設置することによって低減させ得るはずである。これはまた、本発明の金属合金被膜に類似し、特に亀裂又は隙間が金属合金被膜を通って金属部品まで伸びている金属合金被膜、更に特に絶縁層がジルコニアで構成されている場合の金属合金被膜に類似する。
追加の確証として、図１５及び図１６は、それぞれ溶存酸素を含有する高温水中及び過酸化水素を含有する高温水中における、タイプ３０４ステンレス鋼、ジルカロイ−２（これは、重量で約１．２〜１．７％のＳｎ、０．１３〜０．２０％のＦｅ、０．０６〜０．１５％のＣｒ、０．０５〜０．０８％のＮｉ、０．０９〜０．１５％のＯおよび残部のジルコニウムより成る周知のジルコニウム合金である）並びに純ジルコニウムのそれぞれのクーポンの腐食電位を示す。腐食電位のこれらの測定は、同じサンプルについて異なる酸化剤濃度で数週間の期間にわたって測定したことを除けば、図１３及び図１４のデータを得るために行ったものと同様にして行われた。非常に高い酸化剤濃度の場合を除いて、ジルカロイ−２及び純ジルコニウムはタイプ３０４ステンレス鋼よりもかなり低い腐食電位（０．５００Ｖ以下）を有する。従って、本発明の金属合金被膜も同様に低下した腐食電位を示すものと考えられ、ジルコニウム合金又は純ジルコニウムが金属合金被膜を構成する場合は特にそうである。
本発明の金属合金被膜は任意の適当な厚さにしてよい。しかながら、殆どの用途では２０ミル程度又はそれ以下である。金属合金被膜上に形成される絶縁層は、前に述べた基準を満たす限り、更にずっと薄く（１ミクロン程度）てよい。
絶縁被膜に対する本発明の金属合金被膜の利点は、本発明の金属合金被膜が比較的に脆くなく、金属部品に良好に接着し得ることである。また、このような金属合金被膜はそれらの融解点が低いので絶縁被膜よりも一層低い温度で堆積することが出来る。
本発明の金属合金被膜は、溶射やクラッディングのような既知の方法を含めて、金属の部品や基体と適合性のある方法を使用して設置することが出来る。この被膜を部品上に設置するのは、部品を高温水系に組み込む前でも組み込んだ後でもよく、またプラズマ溶射法のような公知の技術を使用して系に水を入れた状態で設置することもできる。
絶縁層は、酸化物絶縁層の場合には空気、水又は他の酸化性媒体中で形成することができ、窒化物、炭化物又は硼化物を形成するために他の周知の方法を使用することができる。
本発明は、高温水を含む水冷型原子炉において使用するために特に適している。とは言え、本発明は高温水を使用するためにＳＣＣの問題を考慮する必要があるその他任意の装置（たとえば、通常のタービンや発電機）においても利用することができる。
上記の方法は例示を目的として開示されたものである。かかる方法に様々な変更や改変を加え得ることは、水化学技術に精通した当業者にとって自明であろう。以下に記載される特許請求の範囲には、かかる変更や改変の全てを包括することが意図されている。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図９Ｅ】
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【図９Ｆ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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