低酸素濃度下におけるチタンの腐食速度と水素吸収挙動

The Corrosion rate and the hydrogen absorption behavior of titanium under anaerobic condition

鈴木 宏幸*; 谷口 直樹 

Suzuki, Hiroyuki*; Taniguchi, Naoki

高レベル放射性廃棄物の地層処分におけるオーバーパックには1000年間以上の寿命が要求されており、その候補材料の一つとしてチタンが挙げられている。チタンをオーバーパック材料として用いる場合に評価すべき項目の一つとして水素脆化が挙げられるが、地層処分で想定される中性から弱アルカリ性の低酸素濃度環境におけるチタンの耐食性や水素吸収挙動について十分な知見が得られていない。よってチタンの腐食速度及び水素吸収挙動について信頼性の高いデータを取得するために、長期浸漬試験及び完全密封容器試験を実施した。環境因子をパラメーターとした試験の結果、高炭酸塩(1M)条件と高pH環境(pH13)でおもにアノード反応の促進によると思われる腐食速度の顕著な増加が認められた。それ以外の条件では、腐食速度は1010m/yオーダーの値となった。また腐食により発生した水素のほとんど(98%以上)がチタン中に吸収されていたことがわかった。チタンの長期吸収について安全側の評価として水素吸収量の経時変化を直線則で近似すると1000年間で400500ppmの水素を吸収することが示唆された。

Titanium is one of the candidate materials for overpacks as a high corrosion resistance metal. Hydrogen embrittlement is a main cause of the damage of long term integrity of titanium overpack. It is not well known about the corrosion resistance and hydrogen absorption behavior of titanium under anaerobic condition. In this study, the completely sealed ampoule test and the immersion test of titanium was carried out in aqueous solution and bentonite in order to obtain reliable data about the hydrogen generation rate and the ratio of hydrogen absorption in titanium. As the results of the tests with changing the environmental factors, obvious higher corrosion rates were observed at high carbonate (1M) and high pH(pH13) conditions due to the increase in the anodic reaction rate. In other conditions, corrosion rate of titanium were estimated to be in the order of 10 10 m/y. Almost all (98%) of the hydrogen generated by corrosion was absorbed into titanium. Assuming that the time evolution of the hydrogen content in titanium follows linear law to make conservative assessment, the absorbed hydrogen content was estimated to be of 400 500ppm in 1000 years.