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Effect of neptunium ions on corrosion of ultra low carbon type 304 stainless steel in nitric acid solution

硝酸溶液中における超低炭素鋼304ステンレス鋼の腐食に関するネプツニウムの影響

加藤 千明; 本岡 隆文; 沼田 正美; 遠藤 慎也; 山本 正弘

Kato, Chiaki; Motooka, Takafumi; Numata, Masami; Endo, Shinya; Yamamoto, Masahiro

第4世代原子炉のような、革新的原子力システムにおいて材料の劣化や腐食は主要なトピックスである。現在並びに次世代再処理システムにおける核燃料再処理施設の 腐食問題も重要である。このプロセスにおいては使用済み燃料の溶解やU, Puの分離のために硝酸を使用する。硝酸は高い腐食性を持ち、TRUやFPであるPuやNp等の酸化性イオンが存在すると腐食性が高まることが知られている。次世代再処理システムにおいては、これらTRUやFPが使用済み燃料により多く存在することになり、より腐食性が高まるものと考えられる。本研究では極低炭素鋼ステンレスであるSUS304ULCの腐食に関するNpイオンの腐食影響を検討した。その結果、沸騰硝酸中にNpイオンが存在するとSUS304ULC鋼の粒界腐食を促進することが明らかとなった。さらに。コバルト60線源を用いた$$gamma$$線の影響についても検討した。その結果、Npイオンが存在することで生じる腐食加速は$$gamma$$線によって腐食速度が低減することが明らかとなった。

Corrosion of a nuclear fuel reprocessing plant is also important problem in either current or an advanced nuclear fuel reprocessing system. In this process, nitric acid solution is used to dissolve spent nuclear fuels and solvent extraction method is used to separate U, Pu and actinoid elements. It will be much severer corrosive environment. In this paper, an effect of neptunium ions on corrosion of ultra low carbon Type 304 stainless steel was investigated. The corrosion tests were conducted in 9 kmol/m$$^{3}$$ nitric acid solution adding neptunium ions. The results show that neptunium ions promote inter-grainier corrosion of SUS304ULC in nitric acid solution and corrosion rate in heat-transfer condition is larger than that in immersed condition. It is estimated that the oxidise potential of nitric ions increases under heat-transfer condition more than immersion condition in boiling solution. Furthermore, the effect of $$gamma$$-ray irradiation used $$^{60}$$Co is examined. $$gamma$$-ray irradiation decreases corrosion rates and the reason is discussed.

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