In-situ corrosion monitoring of Cu foil immersed in bentonite-contact solutions

ベントナイト接触水に浸漬された銅箔の腐食モニタリング

安住 和久*; 矢島 淳吾*; 永井 優人*; 渡邊 正敏; 谷口 直樹 ; 清水 亮彦*

Azumi, Kazuhisa*; Yajima, Jungo*; Nagai, Yuto*; Watanabe, Masatoshi; Taniguchi, Naoki; Shimizu, Akihiko*

ガラス固化された高レベル放射性廃棄物格納容器の候補材料の一つである銅は、定置直後において酸素が残存する環境ではベントナイトを通して容器表面に到達した地下水との作用により腐食が進行すると考えられる。ベントナイトを通して容器表面に到達した地下水には、少量のシリカを含むさまざまなイオンが含まれている。本研究では、これらの化学種が含まれた溶液中に浸漬した銅の腐食速度をレジストメトリーで測定し、シリカの腐食速度抑制機構を調べるため溶液中に浸漬させた後の銅の表面をFE-SEMにより分析した。その結果、少量のシリカを添加した溶液では、シリカを添加していないものと比較して腐食速度は抑制されることがわかった。また、ラーマンスペクトルによりシリカを添加していない溶液に対する腐食生成物はおもにCuOであることが同定された。一方、シリカを添加した溶液に対しては、電気絶縁体の性質を示すシリカの沈殿が表面に生成し、このシリカが溶液中で膨張することによりCuイオンの溶解プロセスを抑制していると推定された。

Copper have been considered for one of the candidates for container material for vitrified radioactive waste and has been thought to be corroded in the deep underground at the initial stage of underground depository. The underground water contains various ions including small amount of silica. In this study, corrosion rates of Cu foil immersed in various solutions with and without dissolved silica were monitored by using temperature-compensated resistometry and the foil surfaces were observed by using FE-SEM. It was found to suppress the corrosion of Cu foil with very small amount of dissolved silica in comparison to without silica. From Raman spectra of Cu samples, main corrosion product of these samples without dissolved silica solution was speculated to be CuO. However, the sample corroded in the solution with dissolved silica showed strong Raman peak, which seems to be indicate that the flat deposits were a kind of silicate with electric insulator property. Such silicate deposits might be swelled in the aqueous solution and were expected to suppress dissolution process of Cu ions.