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Effect of seawater components on corrosion behavior of SUS316L in nitric acid solution containing metal ions

金属イオンを含む硝酸溶液中でのSUS316Lの腐食挙動に与える海水成分の影響

安倍 弘; 西塚 雄介*; 佐野 雄一; 内田 直樹; 飯嶋 静香; 塩飽 秀啓; 矢板 毅

Ambai, Hiromu; Nishizuka, Yusuke*; Sano, Yuichi; Uchida, Naoki; Iijima, Shizuka; Shiwaku, Hideaki; Yaita, Tsuyoshi

東京電力福島第一原子力発電所の事故において、使用済核燃料プールに多量の海水が冷却剤として投入された。当該使用済燃料が再処理される場合、海水成分が核燃料再処理工程における金属イオンを含む硝酸溶液に混入することが予想される。本研究においては、高レベル放射性廃液(HAW)貯槽に典型的に使用されるSUS316Lの腐食挙動に関して、海水成分の影響を評価した。人工海水と金属イオンを含む模擬HAWを使用し、腐食試験を実施した。HAWを含む硝酸溶液においては、人工海水の有無に関わらず、Ruが腐食電位を過不働態まで貴化させたために生じる粒界腐食が観察された。海水成分濃度の増加は腐食速度を低下させ、粒界腐食を抑制した。広域X線吸収微細構造やサイクリックボルタンメトリーといった分析により、Ru-塩化物イオン間の反応と腐食機構との関与が示されている。

During the accident that occurred at the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant, a large volume of seawater was introduced as coolant into the storage pools for spent nuclear fuel. If this fuel is reprocessed, some components of seawater will be mixed with the nitric acid solution containing metal ions in the reprocessing process where stainless steels are used as structural material. In this study, we investigated the effect of seawater components in high active liquid waste (HAW) containing nitric acid and metal ions as fission products on the corrosion behavior of SUS316L stainless steel. Corrosion tests were conducted in surrogate HAW containing artificial seawater (ASW). Intergranular corrosion was observed in the HAW with ASW, where Ru increased the corrosion potential to the transpassive region. An increase in the amount of ASW led to a decrease in the corrosion rate and suppression of intergranular corrosion. Interactions between Ru ions and seawater components, such as chloride ions, were indicated by the results of extended Xray absorption fine structure spectroscopy and cyclic voltammetry analyses of the solution containing ASW and HAW.

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