Corrosion of structural materials and electrochemistry in high-temperature water; Relationships among water chemistry, corrosion, oxide film and electrochemical corrosion potential

高温水中での構造材の腐食と電気化学; 水化学,腐食,酸化被膜と腐食電位の相関

内田 俊介; 塙 悟史 ; Kysela, J.*; Lister, D. H.*

Uchida, Shunsuke; Hanawa, Satoshi; Kysela, J.*; Lister, D. H.*

原子力発電所の信頼性維持のため、各プラントにはそのシステム,材料,運転履歴に基づくプラント固有の最適水化学制御が必要とされる。電気化学は腐食に係る問題の重要課題の一つである。FAC, IGSCC, PWSCCなど、腐食に係る問題は、ECP,導電率, pHなど電気化学指標に基づいて理解される。ECP,金属表面状態,浸漬時間,その他の環境条件の相関に基づき、電気化学と酸化被膜成長モデルを連成したECPと鋼の腐食速度を評価するためのモデルを開発した。連成モデルに関して得られた結論は以下の通りである。(1)FACによる減肉速度に及ぼす水化学の改善と編流による質量移行係数の影響は本モデルにより適切に評価することができた。(2)ECPに及ぼすHO, Oの影響は本モデルで評価でき、浸漬時間の影響は酸化被膜の成長による結果として適切に説明できた。(3)中性子照射によるECPの低下は酸化膜の照射誘起拡散により説明できた。

In order to establish reliable NPP operation, each plant requires its own unique optimal water chemistry control based on careful consideration of its system, materials and operational history. Electrochemistry is one of key issues that determine corrosion related problems, e.g., FAC. Based on the relationships among ECP, metal surface conditions and exposure time, a model to evaluate ECP and corrosion rate of steel was developed by coupling an electrochemical model and an oxide layer growth model. Major conclusions are as follows. (1) The effects of water chemistry improvement and mass transfer coefficients due to local flow velocity on FAC wall thinning rate and ECP could be evaluated with the proposed model. (2) The effects of HO and O concentrations on ECP were evaluated with the model. Exposure time dependent ECPs were also explained as the effects of oxide film growth on the specimens. (3) Decreases in ECP due to neutron exposure were explained by radiation-induced diffusion in the oxide layers.