Identification of the cathode reaction accompanied with overpack corrosion

オーバーパック腐食に伴うカソード反応の同定

大塚 伊知郎*; 飯田 芳久 ; 山口 徹治 ; 加藤 修*; 建石 剛*; 田中 忠夫 

Otsuka, Ichiro*; Iida, Yoshihisa; Yamaguchi, Tetsuji; Kato, Osamu*; Tateishi, Tsuyoshi*; Tanaka, Tadao

オーバーパック腐食におけるカソード反応を同定するために、炭素鋼線の腐食実験を行った。炭素鋼線を蒸留水,炭酸水素ナトリウム溶液及び硫酸ナトリウム溶液に浸漬し、ガラス製アンプルに封入した。60Cで150日間保持した後、腐食生成物,液相及び気相の分析を行った。実験の結果、水素イオンの還元による水素ガス発生が支配的なカソード反応であることが示された。硫酸及び炭酸イオンの還元は観測されなかった。腐食生成物として、非晶質の水酸化第一鉄,鉄酸化物がすべての実験で特定された。それに加え、炭酸水素ナトリウム溶液では、鉄炭酸塩が特定された。この結果は、地層処分環境では水素発生反応が支配的なカソード反応であり、間隙水のEhが水素発生反応の平衡電位に至る可能性を示唆している。

We conducted corrosion experiments of carbon wires to identify the cathode reaction with overpack corrosion. Carbon steel wires were immersed in selected aqueous solutions of distilled water, sodium hydrogen carbonate solution and sodium sulfate solution sealed in glass ampoules. The ampoules were kept at 60 C for 150 days. Corrosion products, liquid phase and gas phases were analyzed. The results showed that hydrogen gas generation by reduction of hydrogen ions was dominant cathode reaction. Reduction of sulfate and carbonate anions was not observed. Amorphous ferrous hydroxide and/or iron oxides were identified in all the experiments as the corrosion products. Iron carbonate was also identified in the sodium hydrogen carbonate solution. This result indicates that the hydrogen generation reaction might be the dominant cathode reaction under geological disposal environment and that the Eh of the pore water would reach the equilibrium potential of the hydrogen generation reaction.