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緩衝材中における炭素鋼の腐食挙動の実験的検討,1; 10年間の浸漬試験結果に基づく腐食進展挙動の検討

Experimental study on corrosion behaviour of carbon steel in buffer material, 1; Behavior of corrosion propagation based on the results of immersion tests for 10 years

谷口 直樹; 川崎 学*; 内藤 守正

Taniguchi, Naoki; Kawasaki, Manabu*; Naito, Morimasa

オーバーパックの置かれる地下深部は酸素濃度の低い還元性雰囲気と考えられる。炭素鋼オーバーパックの腐食寿命を評価するうえでそのような還元性環境での炭素鋼の腐食挙動を把握することが必要である。本研究では酸素ガス濃度が1ppm以下に制御された窒素雰囲気下において10年間に渡る緩衝材中での炭素鋼の浸漬試験を実施した。模擬地下水として人工海水及び炭酸水素イオンと塩化物イオンを含む水溶液を用いた。炭素鋼の腐食量を試験片の重量減少量より算出し、その経時変化を調べた。実験結果は以下のようにまとめられる。(1)ベントナイト純度,気相部の雰囲気による腐食進展挙動への影響は小さいことがわかった。(2)腐食速度はいずれの条件でも時間とともに低下する傾向があり、浸漬初期の腐食速度が大きいほど長期的な腐食がより抑制される傾向があった。(3)炭酸塩濃度の高い条件(0.1M)では他の条件よりも試験期間を通じて腐食量は小さくなった。(4)10年間の腐食量$$Y$$の経時変化はべき乗則、${it Y=AX$^{B}$}$により近似された。人工海水系における係数$$A$$$$B$$を緩衝材密度$$rho$$(g/cm$$^{3}$$)とけい砂混合率$$r$$(0$$leq$$$$r$$$$leq$$1)及び温度$$T$$(K)の関数として表す経験式を求めた。(5)浸漬期間1$$sim$$10年間の腐食量変化の傾きより腐食速度を算出した結果、0.055$$sim$$1.4$$mu$$m/yの値が得られた。(6)従来のオーバーパック寿命評価において用いられた腐食速度の値(10$$mu$$m/y)は10年間の室内試験データ,ナチュラルアナログデータと比較して十分に安全側であることが確認された。

The deep underground environment where overpacks will be emplaced is expected to be anaerobic environment. It is necessary to understand the corrosion behavior of carbon steel in such environment for the assessment of corrosion lifetime of carbon steel overpacks. In this study, immersion tests of carbon steel were carried out in buffer material for 10 years duration in nitrogen atmosphere in which oxygen gas concentration was controlled to less than 1 ppm. Synthetic sea water and aqueous solution containing bicarbonate ion and chloride ion were selected as the test solution. The amount of corrosion of carbon steel was estimated from the weight loss of the specimen, and its change with time was investigated.

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