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ベントナイト中における硫酸塩還元菌の活性と硫化水素によるオーバーパック材料の腐食への影響

The Activity of sulfate reducing bacteria in bentonite and the effect of hydrogen sulfide on the corrosion of candidate materials for overpacks

谷口 直樹; 川崎 学*; 藤原 和雄*

not registered; Kawasaki, Manabu*; not registered

自然環境で使用される金属材料の腐食が微生物の活動による影響を受ける場合のあることが知られている。高レベル放射性廃棄物処分においても、地下深部に生息する微生物や地上から持ち込まれた微生物がオーバーパックの腐食挙動に影響を及ぼすことが懸念される。そこで、本研究ではまず、腐食に影響を及ぼす代表的な微生物である硫酸塩還元菌について、オーバーパック周囲を取り囲む緩衝材の主成分であるベントナイト中における増殖挙動を調査した。人工海水とベントナイトを混合した培地での培養を行った結果、ベントナイト/水比が大きくなると硫酸塩還元菌の生菌数は低下し、約1000g/l以上ではほとんど増殖できないことがわかった。次に、保守的なケースとして硫酸塩還元菌の活性が高くなった場合を想定し、その活動によって生じるS(-II)によるオーバーパック候補材料の腐食挙動への影響を調査した。模擬地下水として人工海水を用い、分圧0.1MPaの硫化水素ガスを溶液中に吹き込み、炭素鋼、チタン、銅の浸漬試験を行い、窒素ガスを吹き込んだ場合の結果と比較した。その結果、硫化水素吹き込みによる炭素鋼の腐食への影響は小さいが、銅の腐食は数百倍以上加速されることがわかった。また、硫化水素吹き込みによるチタンの水素吸収の加速は認められなかったが、水素吸収量は純チタンと0.06%Pd入りのチタン合金で異なる値となった。

The corrosion of metallic materials used in natural environment are sometimes affected by microbial action. It is apprehended that microorganism living in deep underground or brought from ground surface during excavation makes an impact on overpack material for geological disposal of high-level radioactive waste. Sulfate reducing bacteria (SRB) is known to be one of the most representative microorganism which affects the corrosion of metals. In this study, the behavior of growth of SRB was investigated at first under the presence of bentonite as a main component of buffer material which encloses the overpack. The results of the tests showed that the population of SRB after the culture in synthetic sea water mixed with bentonite decreased with increasing the ratio of bentonite/solution. SRB was hardly grown in medium whose bentonite/solution ratio exceeded 1000g/l. As a conservative case, the effects of sulfide on the corrosion of overpack materials were also studied assuming high activity of SRB. Carbon steel, copper and titanium specimens were immersed in synthetic sea water purging 0.1MPa H$$_{2}$$S gas and the corrosion behavior was compared with the results in N$$_{2}$$ gas purging environment. Obvious effect of sulfide on the corrosion of carbon steel was not observed, but the corrosion rates of copper specimens were accelerated several hundred times by purging H$$_{2}$$S gas. The absorption of hydrogen into titanium specimens was not affected by purging H$$_{2}$$S gas, but the difference of hydrogen absorption between pure titanium and titanium alloy containing 0.06%-Pd was observed.

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