塩分を含む使用済みセシウム吸着塔におけるステンレス鋼の腐食挙動

Corrosion of stainless steel in spent Cs adsorption tank containing salt

加藤 千明   ; 佐藤 智徳  ; 山岸 功 ; 有阪 真 ; 寺田 敦彦  

Kato, Chiaki; Sato, Tomonori; Yamagishi, Isao; Arisaka, Makoto; Terada, Atsuhiko

福島第一原子力発電所事故の汚染水処理に用いた使用済み吸着塔の局部腐食発生条件に関する基礎的検討として、ガンマ線照射下における人工海水を含んだゼオライト中のステンレス鋼(SUS316L)の電気化学試験ならびに第二Cs吸着塔(SARRY)モックアップを用いた乾燥試験を実施し、塔内のCl濃度の変化について報告すると共に、使用済みCs吸着塔における局部腐食発生の可能性を検討した。ステンレス鋼の定常自然浸漬電位はガンマ線照射により貴化し、吸収線量率の増加に従いその電位が上昇した。一方、ゼオライト共存系ではガンマ線照射下の電位上昇が抑制された。ガンマ線照射下におけるステンレス鋼の電位上昇機構は放射線により生じるHOがステンレス鋼のカソード反応を活性化するためであり、ゼオライトはHOの生成を抑制するために電位が低下する事を明らかにした。また、モックアップ試験体の乾燥試験からゼオライト層の温度上昇に伴い乾燥ゼオライト層による残水の吸い上げにより残水中の塩分が発熱部で析出し、蒸発水が容器内面で凝縮することで再び残水へ再循環するため残水のCl濃度が低下することを確認した。モックアップ試験体で確認された吸着塔内の発熱による残水のCl濃度低下挙動は、実機Cs吸着塔における局部腐食発生リスクの緩和策として期待された。

Electrochemical test of stainless steel (SUS316L) in zeolite containing artificial seawater under gamma-ray irradiation as a basic study on the local corrosion generation conditions of the used adsorption tower used for contaminated water treatment at the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant Accident. In addition, a drying test using the second Cs adsorption tower (SARRY) mock-up was conducted to report the change of Cl concentration in the tower and to investigate the possibility of local corrosion in the used Cs adsorption tower. The steady natural immersion potential of stainless steel became noble by gamma irradiation, and the potential increased as the absorbed dose rate increased. On the other hand, in the zeolite coexisting system, the potential increase under gamma irradiation was suppressed. The mechanism of increasing the potential of stainless steel under gamma irradiation is that HO generated by radiation activates the cathode reaction of stainless steel and that the potential of zeolite decreases to suppress the formation of HO. Also, from the dry test of the mock-up specimen, as the temperature of the zeolite layer rises, the residual water is sucked up by the dry zeolite layer, so that the salt content of the residual water is precipitated in the heat generating part and the evaporated water condenses on the inner surface of the container. It was confirmed that the residual water Cl concentration decreased due to the heat generation in the adsorption tower, which was confirmed by the mock-up test specimen. It was expected as a mitigation measure.