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硫化物を含む人工海水中における純銅の腐食挙動評価

Corrosion Assessment of Pure Copper in Synthetic Sea Water Containing Sulfide

川崎 学*; 谷口 直樹 ; 川上 進

Kawasaki, Manabu*; Taniguchi, Naoki; Kawakami, Susumu

オーバーパック候補材料である銅の還元環境における硫化物の影響を把握することを目的とし、人工海水(SSW)中およびベントナイト中での硫化物濃度をパラメータとした浸漬試験を80$$^{circ}C$$の低酸素濃度雰囲気制御下で実施した。その結果、溶液単独系およびベントナイト共存系とも硫化物の添加量が多いほど腐食速度が大きな値を示した。また、腐食速度は経時的に低下する傾向があった。試験条件を想定してHS-のベントナイト中の拡散を考慮した計算を実施し、今回の得られた試験結果と比較したところ計算値から求めた腐食深さに比べ試験結果の腐食深さは各条件とも小さな値を示した。また、実際の緩衝材厚さを想定してベントナイト中の拡散に基づいて長期的な腐食量の推定を行った。その結果、1000年間での腐食量は硫化物濃度が0.001Mで0.06mm、硫化物濃度が0.005Mでは0.32mm、硫化物濃度が0.1Mでは6.33mmとなった。表面腐食生成物の観察・分析結果より、溶液単独系ではいづれも皮膜が形成されており比較的密着性がよく、保護性を有すると推定される。一方、ベントナイト中の低濃度条件では薄い皮膜であり、高濃度条件では密着性のほとんどない皮膜が観察され、いずれも保護性に乏しいと考えられる。X線回折による腐食生成物の同定では、人工海水単独系では各試験期間でCu2O(cuprite)が検出された。硫化物を添加した条件ではCu2S(chalcocite)が検出された。

The immersion tests of pure copper which is one of the candidate overpack materials were carried out in synthetic sea water (SSW) and in bentonite under low oxygen atmosphere at 80 degrees Celsius with changing the sulfide concentration. As the results, corrosion rates became large with increase in sulfide concentration both in simple solution and in bentonite. The corrosion rates tended to be lowered with time in every cases. Assuming that the corrosion is controlled by diffusion of HS- in bentonite, the corrosion rates were calculated for experimental conditions of bentonite thickness and compared with the values obtained in the experiments. The calculated corrosion depths were larger than experimental results. And then assuming the actual thickness of the buffer material, the long-term corrosion depth was estimated based on the diffusion of HS- in bentonite. As the results, the corrosion depth in 1000 years was 0.5mm (HS- 0.001M), 1.76mm (HS- 0.005M), 14mm (HS- 0.1M). It is likely that the corrosion product film formed in solution was tightly adhere to surface and seemed to protective. On the other hand, only a thin film was observed in bentonite at low sulfide concentration condition, and the corrosion product film formed in high sulfide concentration condition was easily broken away from the surface. It is considered that corrosion product formed in bentonite was less protective. According to the X-ray diffraction measurement, Cu2O (cuprite) was detected in SSW without sulfide, and Cu2S (chalcocite) was detected in the presence of sulfide.

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