Corrosion behavior of simulated high-level waste glass in the presence of carbon steel

炭素鋼および模擬廃棄物ガラスの相互作用がガラス溶解挙動に及ぼす影響

後藤 考裕*; 松原 竜太*; 浜本 貴史*; 藤崎 淳*; 三ツ井 誠一郎  ; 谷口 直樹 

Goto, Takahiro*; Matsubara, Ryuta*; Hamamoto, Takafumi*; Fujisaki, Kiyoshi*; Mitsui, Seiichiro; Taniguchi, Naoki

ガラスの長期溶解モデルに反映することを目的として、50C及び80C、窒素雰囲気において炭素鋼片及び模擬ガラス片の共存条件で浸漬試験を実施した。比較のため、炭素鋼片または模擬ガラス片のみの条件での浸漬試験も実施した。浸漬終了後、液相分析及び固相分析を実施し、ガラスの規格化浸出速度を算出するとともに、炭素鋼片及びガラス片の表面に生成した固相を同定した。炭素鋼共存条件におけるガラスの規格化浸出速度(平均値)は、模擬ガラス片のみの条件の約2倍となった。また、炭素鋼片の表面をエックス線回折法で分析したところ、50C及び80Cのいずれの試料においても磁鉄鉱等の腐食生成物は検出されず、鉄ケイ酸塩鉱物と推測されるピークが検出された。また、透過型電子顕微鏡及び電子線回折を用いた分析により、ガラス表面に鉄ケイ酸塩鉱物が存在することを確認した。以上の結果は、地球化学計算コードによる固相の推定結果や炭素鋼共存系での既往研究の結果と一致する。

To improve long-term glass corrosion model, immersion tests with specimens of carbon steel and simulated waste glass were conducted at 50C and 80C under nitrogen gas atmosphere for 131 days. Control tests with a specimen of carbon steel or glass under the same conditions were also conducted. After the tests, the element concentration in the solution was analyzed to determine glass corrosion rates. We also analyzed the surface of specimens with XRD and TEM/ED (electron diffraction)/EDX to identify secondary phases. Glass corrosion rates for the tests with specimens of carbon steel and glass were two times larger than those for the control tests with glass specimen. With XRD and TEM/ED/EDX, we determined iron silicates on the surface of both carbon steel and glass. These observations are consistent with the results of geochemical calculation and published studies. The results indicate that glass corrosion could be enhanced by the precipitation of iron silicates.