土壌埋設鋼材の長期腐食挙動に関する研究(11)(研究委託内容報告書)

Study on corrosion behavior of carbon steel buried in soil environment for a long Term (XI)

炭山 守男*

Sumiyama, Morio*

本研究は、オーバーパックの候補材である炭素鋼のナチュラルアナログ研究である。昨年までに地層処分の環境であるベントナイト中と類似の淡水成粘土中に長期間埋設された水道管を調査した。調査データを腐食モデルの式H=aYnに適用し、n≒0.4の妥当な値を得た。求められた腐食モデル式より、長期腐食の予測を試みた。本年度は坑道の岩盤内で実施された粘土(ベントナイト)充填・熱負荷試験で使用されたベントナイト中の鋼の腐食環境調査を実施し、上記水道管とベントナイトの環境と腐食の類似性を調査した。この結果、ベントナイト環境は水道管土壌に較べ、比抵抗はやや低いが、プローブ計測値とpHおよび塩化物は水道管と同様の範囲の値を示した。ただし、pHは高pHの可能性がある。また、粘土分、硫酸塩はベントナイトの方が大きい値を示した。このように、初期のベントナイトは中性の淡水性粘土とは異なると判断されるが、長期埋設後にベントナイトが中性、低溶存酸素となれば基本的にはほぼ水道管と同様な環境となるものと思われる。また、腐食はベントナイト中の鋼の温度が高く、履歴が複雑かつ、埋設直後の短時間であり、単純な比較は難しいが、ベントナイト中の腐食量は一般水中に比べ格段に大きな値ではない。長期埋設になり低溶存酸素となれば水道管と同様になると思われる。次に、本報告では、全体の研究のとりまとめに資するため、従来の研究の総括を試みた。この総括では、このオーバーパックのナチュラルアナログ研究は評価できるが、厳密には弱酸化性環境であり、かつ、より精度の高い推定をする上で、まだデータ数が不足しており、データの蓄積が必要である。さらに、1000年に至る長期間を考慮すると、水道管より還元性環境の埋設物の調査も望ましいことが結論された。

This study is concerned with a natural analogue research on the corrosion of carbon steel nominated overpack materiral. The corrosion of water pipes buried in freshwater clay similar to bentonite, which forms disposal environment, had been examined until 1998. The obtained data was applied to the corrosion model equation H=aY and a reasonable n0.4 was obtained. An attempt to redict the corrosion of carbon steel for a long period was made using the corrosion model equation. The corrosion environment of carbon steel in bentonite, which was used in themal loading test filled with the clay (bentonite) and conducted in the rock of a drift, was investigated until fiscal 1998 to find the analogy on corrosion between the above water pipe soil and the bentonite environments. As a result, it was found that the bentonite environment showed a little lower resistivity than the water pipe soil environment, and that the bentonite was in the same range for probe measurement value as the water pipe soil including chloride. However, its pH is likely to become higher. Clay fraction and sulfate of bentonite were higher than those of the water pipe soil. This suggests that the initial bentonite was different from freshwater clay and that, if the dissolved oxygen in the bentonite becomes neutral and lowers after carbon steel has been buried for a long time, the bentonite would provide the same environment as the water pope soil. A simple comparison cannot be made in term of corrosion between the bentonite and the water pipe soil. environments, because in the bentonite environment, the temperature of the steel was higher, corrosion history was supposed to be complicated, and the buried time of the steel was short. The corrosion in bentonite was not remarkably larger than that in general water. Thus, it is supposed that, when dissolve oxygen in the bentonite environment becomes lower after carbon steel has been buried for a long time, its corrosion in the bentonite ...