鉄イオンと塩化物イオン共存下における水の放射線分解

Radiolysis of water containing ferrous and chloride ions

端 邦樹 ; 佐藤 智徳  ; 井上 博之*

Hata, Kuniki; Sato, Tomonori; Inoue, Hiroyuki*

福島第一原子力発電所の廃炉作業を安全に進めるにあたり、原子炉構造材料の腐食量を予測することは重要である。格納容器内の滞留水は高放射線場にあり、かつ材料由来の金属イオンや微量ながら地下水・海水由来のアニオン等の不純物を含んでいる。照射下での腐食量の予測にあたっては、そのような複雑な水のラジオリシス現象を理解し、水分解由来の過酸化水素や酸素の発生量を予測することが重要となってくる。本研究では、このような複雑な水の腐食環境予測を目的に、FeイオンとClイオンとが共存する環境でのラジオリシス計算を実施した。Feイオンが存在することにより照射下で溶液の酸性化が起こり、その結果、Clイオンの照射下での反応が促進され、Feイオンを含まない系より水の放射線分解が進む可能性が示された。

To evaluate the integrity of structural materials in stagnant water in primary containment vessels (PCVs) of Fukushima Daiichi Nuclear Power Plants, corrosion prediction is important. Because of high-dose rate in the PCVs, oxidative molecules, such as HO or O, are generated from water radiolysis. For the corrosion prediction of materials in PCVs, the amounts of these molecules should be estimated. Stagnant water in the PCVs contains small amounts of impurities, such as anions from seawater or groundwater and metal cations derived from materials by corrosion. Some of these impurities show high reactivity with radiolytic species and would affect the production behavior of the oxidative molecules. In this study, the influence of Cl on radiolysis of solutions, which contains small amount of Fe, was investigated by radiolysis simulation. Acidification of the solutions due to reactions of Fe under irradiation enhanced the reaction of Cl with radiolytic species, which resulted in the increase in the amounts of HO.