腐食生成物としてのマグネタイトによる炭素鋼オーバーパックの腐食への影響

Effect of magnetite as a corrosion product on the corrosion of carbon steel overpack

谷口 直樹 ; 本田 明; 川崎 学*; 舛形 剛*

Taniguchi, Naoki; not registered; Kawasaki, Manabu*; Masugata, Tsuyoshi*

高レベル放射性廃棄物の地層処分における炭素鋼オーバーパックの腐食寿命を評価するうえで、堆積する腐食生成物による腐食への影響を明らかにする必要がある。特に、マグネタイトを模擬腐食生成物として与えると、腐食が加速されるという報告があり、その影響を把握することが重要である。そこで、腐食生成物としてのマグネタイトが炭素鋼オーバーパックの腐食に及ぼす影響を評価することを目的としてマグネタイト共存下での腐食加速再現試験および腐食加速機構の解明のための試験を実施した。その結果、以下のことが確認された。(1)粉末のマグネタイトは炭素鋼の腐食を加速する作用を有する。その主要因はマグネタイト中の3価鉄の2価への還元反応であるが、水素発生反応もある程度加速される。マグネタイト共存下での炭素鋼の浸漬試験では、腐食反応に占める水素ガス発生反応の寄与は30%程度であった。(2)炭素鋼の腐食によって生じたマグネタイトを含む腐食生成物層は炭素鋼の腐食をむしろ抑制する。また、マグネタイトによる腐食の促進を仮定し、実験結果に基づいて1000年間の腐食深さを見積もった。その結果、マグネタイトに起因する腐食深さの増加は1mmにすぎず、これを加えてもトータルの腐食深さは約33mmであり、第2次取りまとめにおいて設定されている炭素鋼オーバーパックの腐食しろの40mmを超えないことがわかった。よって、オーバーパック寿命へのマグネタイトによる腐食加速の影響はほとんど無視できることがわかった。

It is necessary to clear the effects of corrosion products on the corrosion life time of carbon steel overpack for geological isolation of high-level radioactive waste(HLW). Especially, it is important to understand the effects of magnetite because magnetite as a simulated corrosion product is reported to accelerate the corrosion rate of carbon steel. In this study, corrosion tests to reproduce the acceleration of corrosion due to magnetite was performed and the mechanism of the acceleration was investigated to evaluate the effects of magnetite as a corrosion product. Based on the results of experiments, following conclusions are obtained ; (1)Magnetite powder accelerates the corrosion rate of carbon steel. The main reaction of corrosion under the presence of magnetite is the reduction of Fe(III) in magnetite to Fe(II), but the reaction of hydrogen generation is also accelerated. The contribution of hydrogen generation reaction was estimated to be about 30% in the total corrosion reaction based on the experimental result of immersion test under the presence of magnetite. (2)Actual corrosion products containing magnetite generated by the corrosion of carbon steel protect the metal from the propagation of corrosion. The corrosion depth of carbon steel overpack due to magnetite was estimated to be about 1 mm based on the results of experiments. Even if the effect of magnetite is taken into the assessment of corrosion lifetime of overpack, total corrosion depth in 1000 years is estimated to be 33 mm, which is smaller than the corrosion allowance of 40 mm described in the second progress report on research and development for the geological disposal of HLM/ in Japan. It was concluded that the effect of magnetite on the corrosion life time of carbon steel overpack is negligible.