オーバーパック腐食生成物の弾性係数の測定

Measurement of mechanical characteristics of corrosion products of overpack

本間 信之*; 谷口 直樹 ; 川崎 学*; 川上 進

not registered; Taniguchi, Naoki; Kawasaki, Manabu*; Kawakami, Susumu

第2次取りまとめにおいては、炭素鋼オーバーパックの腐食膨張による緩衝材のクリープ破壊挙動の解析を行っているが、腐食膨張量はもとの体積の3倍、腐食生成物の弾性係数は健全な炭素鋼と同じ値とするなど、安全側の評価となるよう条件設定している。今後より現実的な評価を行うためには、炭素鋼オーバーパックの腐食膨張率および腐食生成物の弾性係数を正確に把握する必要があるが、他の研究例はほとんど存在していないのが現状である。今回、圧縮ベントナイト存在下での炭素鋼腐食試験によって得られた腐食生成物の弾性係数を、薄膜状態の金属の弾性係数測定に実績のあるナノインデント法を用いて測定し、腐食生成物の弾性係数は健全部の値と比較して5070%程度となる傾向を確認した。健全部の測定結果は通常の炭素鋼の弾性係数である200GPa程度を示した。これは本測定法の適用の妥当性を示す一つの結果であると考えられる。腐食膨張率の測定に関しては、短期間になるべく多くの腐食生成物を生成・堆積させるべく、三角波の波形の電流で加速を行い供試体を作成した。供試体断面による生成物の厚さ測定結果、およびEPMAによる元素分析結果からは、腐食生成物の厚さが予想された厚さより少ないことが判明し、腐食膨張率を求めることが出来なかった。同条件で作成した別の供試体のX線回折結果からはベントナイト中の自然浸漬では生成しないマグネタイトが確認され、還元性である処分環境を模擬しつつ必要な生成物を得るという点では加速試験の方法に課題を残した結果となった。今回の結果はデータ数が少なく試検討の枠を出ないが、今後の本方法による腐食生成物の弾性係数、腐食膨張率の検討の為には、供試体の作成方法の検討や、局所的に取得された力学特性と腐食生成物のマクロな力学特性の関係の検討などを含めて、さらなる測定数の充実が重要であると考えられる。

In the 2nd progress report, the analysis of the creep rapture of buffer material by the expansion of the overpack corrosion product was carried out. In the analysis, the expansion ratio of corrosion products was assumed three times the initial volume of the steel, also the elasticity was equal to the material of the overpack for conservative evaluation. For more realistic evaluation, these parameters must be understood more correctly, but there are few results of other researches because of it was very difficult to get elasticity by the ordinary method from very few corrosion products through the corrosion test. In this study, we have try to get elasticity directly from corrosion products by the Nano-Indentation Method As a result, the elasticity were 5070% of the bulk metal. The elasticity of the bulk metal were measured about 200GPa, ordinary value of carbon steel, it seems reasonable to apply this measuring method. About corrosion expansion, we have made test piece by the corrosion acceleration to have much more product in the short period, However, from EPMA and X-ray analysis of the products, it appeared that the acceleration of the test piece was not adequate for the simulation of expansion ratio. It is insufficient to argue the elasticity and corrosion expansion only from tentative results of this study, we must have much more results through the evaluation of corrosion acceleration method and relation of macroscopic characteristics of corrosion products and microscopic data, and so on.