ベントナイトの再冠水過程における炭素鋼の腐食モニタリング

Corrosion monitoring of carbon steel in water saturation process of bentonite

谷口 直樹 ; 川崎 学*; 杉田 裕 ; 柴田 雅博 ; 本田 明

Taniguchi, Naoki; Kawasaki, Manabu*; Sugita, Yutaka; Shibata, Masahiro; Honda, Akira

高レベル放射性廃棄物の地層処分におけるオーバーパック候補材料として、炭素鋼が挙げられており、処分環境を想定した条件での炭素鋼の腐食挙動を把握することが重要である。オーバーパック周囲に施工されるベントナイトを主成分とした緩衝材は、施工時には周囲の湿度と平衡した程度の水分量を保持しているが、処分後は徐々に地下水の浸潤によって水分量が増加すると考えられる。また、地下水の浸潤に伴い、地上から持ち込まれた緩衝材中の酸素は、ベントナイトに含まれる鉱物との反応やオーバーパックの腐食反応によって濃度が徐々に低下し、オーバーパック周囲は地下深部本来の低酸素濃度環境に戻ると考えられる。このような緩衝材の再冠水過程における環境条件の変化に伴い、オーバーパックの腐食挙動も変化すると考えられる。そこで本研究では緩衝材中の環境条件の変化に伴う炭素鋼の腐食挙動(自然電位、腐食速度)の変化をモニタリングするセンサーを検討・試作するとともに、そのセンサーを用いて実際に緩衝材の再冠水過程での腐食モニタリングを行い、腐食挙動の変化を確認した。

Carbon steel is one of the candidate materials for overpacks of geological disposal of high level radioactive waste, and it is important to understand the corrosion behavior of carbon steel in repository environment. Initially, the buffer material composed of mainly bentonite will contain moisture depending on ambient humidity. The water content in buffer material will be increased with time due to the infiltration of groundwater. The oxygen in buffer material brought form the ground will be consumed by the reaction with minerals in bentonite and corrosion of overpack, and then low oxygen condition will be achieved around the overpack. The corrosion behavior of overpack will be varied with the change of environmental conditions during water saturation process of buffer material. In this study, a corrosion sensor was developed to monitor the change of corrosion behavior (corrosion potential and corrosion rate) with changing of the environmental conditions in buffer material. Using a prototype of the sensor, change of corrosion of carbon steel was monitored actually in buffer material in the process of saturation.