Corrosion behavior of the weld zone of carbon steel overpack for HLW final disposal

HLW最終処分における炭素鋼オーバーパック溶接部の腐食挙動

横山 裕*; 三井 裕之*; 高橋 里栄子*; 大槻 彰良*; 朝野 英一*; 谷口 直樹 ; 油井 三和

Yokoyama, Yutaka*; Mitsui, Hiroyuki*; Takahashi, Rieko*; Otsuki, Akiyoshi*; Asano, Hidekazu*; Taniguchi, Naoki; Yui, Mikazu

日本では高レベル放射性廃棄物の地層処分用容器のオーバーパック材料として炭素鋼が候補として検討されている。オーバーパックには、内包するガラス固化体を地下水との接触から1,000年間隔離する閉じ込め性が求められている。オーバーパックは、埋設後に岩盤や地下水,緩衝材から受ける圧力に耐えうる機械的特性と、地下水の接触による腐食の進行に耐えうる耐食性の観点からその板厚が設定されている(1)。一方、オーバーパックは溶接により最終的な封入を完了するが、溶接技術の適用性検討にあたり、母材と同様、機械特性及び耐食性の観点から溶接部の長期に渡る信頼性を確認しておく必要がある(2)。そこで本研究では適用可能性のあるTIG溶接(GTAW),MAG溶接(GMAW),EBW(電子ビーム溶接)の3つの溶接方法による溶接部の腐食挙動を調査するために、埋設初期の酸化性の処分環境を想定した条件における溶接試験片を用いた浸漬試験を行った。

In Japan, carbon steel is one of the candidate materials for the disposal container (overpack) for high-level radioactive waste (HLW). Overpack seals vitrified waste and is required to isolate it from contact with groundwater for 1,000 years in Japan's waste management program. After overpack is placed in a deep underground repository, it is presumed that it will be exposed to environmental conditions which include lithospheric pressure from bedrock, hydrostatic pressure from groundwater and swelling pressure of the buffer material as mechanical forces and contact with groundwater as chemical conditions that may induce corrosion. Therefore, the wall thickness of overpack is designed with consideration for mechanical strength and corrosion property so that it can maintain its integrity for 1000 years. On the other hand, the overpack is enclosed by welding. With regard to the assessment of the applicability of welding techniques to the overpack, it is important to confirm the long-term integrity of the weld joint from the aspects of mechanical strength and corrosion property, too. In this study, the corrosion behavior of weld joints, which were provided by TIG (GTAW), MAG (GMAW) and EBW (Electron Beam Welding), was investigated by immersion tests under the aerobic conditions considering environment at the early stage of the repository.