アルカリ性条件における炭素鋼の腐食に伴う硝酸イオンの化学的変遷挙動のモデル化

Modeling of chemical transition of nitrate accompanied with corrosion of carbon steel under alkaline conditions

本田 明; 増田 薫*; 今北 毅*; 加藤 修*; 西村 務*

Honda, Akira; Masuda, Kaoru*; Imakita, Tsuyoshi*; Kato, Osamu*; Nishimura, Tsutomu*

放射性廃棄物を地下に処分したときの炭素鋼等の廃棄物含有金属と廃棄物に含有される硝酸イオンの化学的相互作用のモデル化を、混成電位の概念に基づき行った。炭素鋼の腐食に伴う硝酸イオンの還元反応は、硝酸イオン亜硝酸イオンアンモニアなる逐次反応と見なし、この反応による還元電流が、炭素鋼がマグネタイトになる酸化電流とバランスするとしてモデル化した。モデルの入力パラメータとして必要な炭素鋼表面での腐食に伴う水の還元反応速度及び硝酸イオンの還元過程の反応速度の反応速度式と速度パラメータを電気化学測定実験により決定した。またこれらのカソード反応と釣り合う炭素鋼の溶解反応(アノード反応)の速度式と速度パラメータはNOを含まない浸漬実験に基づき決定した。これらの速度式を組合せてモデル化を行った。本モデルを用いた解析により、硝酸イオン共存下における浸漬実験の結果を説明することができた。

Interaction between carbon steel and nitrate was modeled using the mixed potential concept. Carbon steel was selected as an example of metal components in the repository of radioactive waste. The nitrate reduction accompanied by the corrosion of carbon steel was modeled as a reaction series such as nitrate - nitrite - ammonia. The sum of the current of the reaction series of nitrate - nitrite - ammonia and that of water reduction was assumed to balance with the corrosion current of carbon steel. The input parameters for this kinetic model were determined by electrochemical measurement and immersion test. The results of the immersion test can be interpreted by the analyses of the model.