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Electrochemical approaches for the corrosive conditions in high temperature water containing H$$_{2}$$O$$_{2}$$

H$$_{2}$$O$$_{2}$$を含む高温水中での腐食環境に対する電気化学的アプローチ

佐藤 智徳  ; 加藤 千明   ; 扇 裕和*; 山本 正弘 ; 上野 文義  

Sato, Tomonori; Kato, Chiaki; Ogi, Hirokazu*; Yamamoto, Masahiro; Ueno, Fumiyoshi

原子炉冷却水中で水の放射線分解によって生成されるH$$_{2}$$O$$_{2}$$はBWRの応力腐食割れにおいて重要な要因として指摘されている。一方、BWR腐食環境に関する電気化学的アプローチは酸化剤としてO$$_{2}$$を用い、水の電気伝導性をあげるために電解質を添加した系での報告例が多いが、実際のBWR水は高純度が維持され、かつH$$_{2}$$O$$_{2}$$が存在している。そこで、本研究では、BWR環境を模擬した、H$$_{2}$$O$$_{2}$$を含む高温純水中での電気化学的インピーダンス測定を行うことにより、過酸化水素を含む高温水中の腐食環境評価を実施した。その結果、H$$_{2}$$O$$_{2}$$濃度とステンレス鋼表面の分極抵抗の逆数に線形の相関が確認された。これを用いて、高温水中でのH$$_{2}$$O$$_{2}$$の拡散係数の推定を行い、1.5$$times$$10$$^{-6}$$(cm$$^{2}$$/s)が得られた。また、取得された相関関係を用いて、高温水中のH$$_{2}$$O$$_{2}$$の熱分解定数の直接測定を行い、0.042(s$$^{-1}$$)という値が得られた。

The hydrogen peroxide (H$$_{2}$$O$$_{2}$$) generated by the water radiolysis in the reactor coolant under irradiated condition plays an important role for the stress corrosion cracking (SCC) in the boiling water reactors (BWRs). In this study, the corrosive condition in high temperature water containing H$$_{2}$$O$$_{2}$$ was observed directly utilizing electrochemical impedance spectroscopy (EIS) in high temperature pure water. And the diffusion coefficient and thermal decomposition rate of H$$_{2}$$O$$_{2}$$ at the 288 $$^{circ}$$C were estimated based on the obtained impedance responses. The reciprocal of the polarization resistance has linear relationship to the H$$_{2}$$O$$_{2}$$ concentration. The estimated diffusion coefficient of H$$_{2}$$O$$_{2}$$ (D$$_{rm H2O2}$$) was 1.5$$times$$10$$^{-4}$$ cm$$^{2}$$/s when the thickness of the diffusion layer was assumed to be 0.05 cm. The thermal decomposition rate of H$$_{2}$$O$$_{2}$$ in 288$$^{circ}$$C was 0.042 s$$^{-1}$$.

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