Chemical form analysis of reaction products in Cs-adsorption on stainless steel by means of HAXPES and SEM/EDX

HAXPESとSEM/EDXによるステンレス鋼のCs吸着生成物の化学形分析

小畠 雅明  ; 岡根 哲夫  ; 中島 邦久  ; 鈴木 恵理子   ; 大和田 謙二; 小林 啓介*; 山上 浩志; 逢坂 正彦  

Kobata, Masaaki; Okane, Tetsuo; Nakajima, Kunihisa; Suzuki, Eriko; Owada, Kenji; Kobayashi, Keisuke*; Yamagami, Hiroshi; Osaka, Masahiko

本研究では、軽水炉原子炉の重大事故時におけるセシウム(Cs)吸着挙動を理解するために、Si濃度の異なるSUS304ステンレス鋼表面のCsの化学状態とその分布について、HAXPESおよびSEM/EDXによって調べた。その結果、Siが高濃度に分布する場所にCsが選択的に吸着されることが判明した。Cs生成物について、Siの含有量が低い場合には主としてCsFeSiOが生成されるが、Siの含有量が高い場合にはCsFeSiOに加えCsSiOとCsSiOも生成される。SS表面上の吸着プロセスで生成されたCs化合物の化学形態は、SSに最初に含まれるSiの濃度および化学状態と密接に相関している。

In this study, for the understandings of Cesium (Cs) adsorption behavior on structure materials in severe accidents at a light water nuclear reactor, the chemical state of Cs and its distribution on the surface of SUS304 stainless steel (SS) with different Si concentration were investigated by hard X-ray photoelectron spectroscopy (HAXPES) and scanning electron microscope / energy dispersive X-ray spectroscopy (SEM/EDX). As a result, it was found that Cs is selectively adsorbed at the site where Si distributes with high concentration. CsFeSiO is a dominant Cs products in the case of low Si content, mainly formed, while CsSiO and CsSiO are formed in addition to CsFeSiO in the case of high Si content. The chemical forms of the Cs compounds produced in the adsorption process on the SS surface has a close correlation with the concentration and chemical states of Si originally included in SS.