Production and decomposition of hydrogen peroxide in radiolysis of ferrous solutions

鉄イオン水溶液の放射線分解における過酸化水素の生成と分解

端 邦樹 ; 佐藤 智徳  ; 井上 博之*; 清藤 一*; 田口 光正*; 加治 芳行  

Hata, Kuniki; Sato, Tomonori; Inoue, Hiroyuki*; Seito, Hajime*; Taguchi, Mitsumasa*; Kaji, Yoshiyuki

水中に浸漬された鉄鋼材料は水中の酸化剤によって徐々に腐食するが、放射線場では水のラジオリシスによって発生する過酸化水素や酸素によってより厳しい腐食環境にあると考えられている。材料の腐食では酸化(イオン化)した鉄が水との反応によって酸化鉄や水酸化鉄となるが、イオン化した鉄は反応性に富むためラジオリシス由来の活性種とも反応し、その結果、過酸化水素等の水分解生成物の生成量が変化する。照射下での鉄イオンの反応についてはこれまでの研究によってある程度整理されているものの、ラジオリシスによる水分解生成物(特に腐食に寄与すると考えられる過酸化水素)の生成量の変化にどのように影響を与えるかについてはこれまでほとんど調べられてこなかった。本研究では、既存の反応データセットの妥当性を評価することを目的として、ガンマ線照射実験とラジオリシス計算により、鉄イオン水溶液の放射線分解による過酸化水素生成量の評価を行った。過酸化水素の測定には、ヨウ化物イオンと過酸化水素との反応を利用したゴームレー法を用いた。実験結果と計算結果を比較したところ、過酸化水素生成量が大きく異なった。これは、ラジオリシスによって発生する第二鉄イオンとヨウ化物イオンとの反応により過酸化水素生成量が過大評価されるためであると考えられた。そこで、ヨウ化物イオンを用いない電気化学的手法による過酸化水素測定系を構築し、計算結果を比較的よく再現できるデータを取得した。引き続き実験データを蓄積し、ラジオリシス計算との比較により、既存の反応データセットの妥当性の評価を進める。

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