Intergranular corrosion simulation of stainless steel considering nitric acid solution condition

硝酸溶液条件を考慮したステンレス鋼の粒界腐食シミュレーション

五十嵐 誉廣  ; 入澤 恵理子 ; 加藤 千明   ; 上野 文義  ; 阿部 仁 

Igarashi, Takahiro; Irisawa, Eriko; Kato, Chiaki; Ueno, Fumiyoshi; Abe, Hitoshi

核燃料再処理機器は使用済み核燃料を溶解するための高温硝酸溶液が含まれており、再処理機器の主要材料としてオーステナイト系ステンレス鋼が使用されている。そのような高酸化性環境では、ステンレス鋼は粒界腐食を起こすことが知られている。粒界腐食が進行すると脱粒が発生し、腐食速度を加速することが知られている。機器の安全性を保つため、粒界腐食挙動を理解することが重要である。粒界腐食機構を理解するため、我々は硝酸溶液環境を考慮したステンレス鋼の3次元粒界腐食モデルの構築を行った。開発モデルを用いてシミュレーションした結果、表面積の増加および脱粒が全腐食速度の加速挙動に影響していることを明らかにした。

Nuclear fuel reprocessing plants contain high-temperature condensed nitric acid solution for dissolution of spent nuclear fuel, and austenitic stainless steels are used as a main material for spent nuclear reprocessing systems. In such a highly oxidizing environment, stainless steel shows the morphology of an intergranular corrosion surface. It is known that grain dropping occurs with intergranular corrosion progress, accelerating the corrosion rate. To keep maintain the safety of the system, it is important to understand the intergranular corrosion behaviour. For understanding the mechanism, we constructed three-dimensional intergranular corrosion computational model of stainless steel considering nitric acid solution condition. Using the model, we showed that increase of face area and grain dropping affect acceleration behavior of total corrosion rate.