Effect of gamma-rays on the corrosion potential and polarization curve of stainless steel in the nitric acid media

硝酸水溶液中のステンレス鋼の腐食電位及び分極曲線に及ぼす線の影響

入澤 恵理子 ; 山下 直輝; 加藤 千明   ; 佐野 成人

Irisawa, Eriko; Yamashita, Naoki; Kato, Chiaki; Sano, Naruto

使用済み核燃料の再処理施設では、使用済み核燃料に由来する金属成分を含む硝酸溶液を加熱・濃縮する。この処理液は、ステンレス鋼に対して腐食性が高い。これまでの研究によると、酸化性金属イオンの溶解により、純硝酸溶液に比べて高い電位域でカソード反応が起こることが示されている。そして、アノード反応は溶解した金属イオン種には影響されず、HNOやHNOなどの酸性硝酸化学種の濃度で決まることが示唆されている。一方、燃料由来の放射性核種から放出される放射線は、再処理プロセス溶液の放射線分解を引き起こす。硝酸媒体の放射線分解や放射線分解生成物と硝酸の反応により、亜硝酸が生成されることが知られている。亜硝酸の生成は、ステンレス鋼表面の腐食反応のうち、アノード反応に影響を与えると考えられている。再処理プロセス溶液中のステンレス鋼の腐食反応を理解するためには、硝酸媒体中のステンレス鋼のアノード反応に対する線の影響を評価する必要がある。本研究では、硝酸媒体中のステンレス鋼の腐食電位及び分極曲線に及ぼす線の影響を調べた。その結果、腐食電位の上昇と分極曲線の変化が観察された。また、得られたアノード分極曲線の変化の原因を、亜硝酸添加と非照射下での浸漬時間の結果から検証した。

In spent nuclear fuel reprocessing facilities, nitric acid solutions containing metal components derived from spent fuel are heated and concentrated. This process solution is highly corrosive to stainless steel. According to previous studies, it was shown that the dissolution of oxidizing metal ions causes the cathodic reaction to occur in a higher potential range than in pure nitric acid solutions. And, it has been suggested that the anodic reaction is not sensitive to dissolved metal ion species, but is determined by the concentration of acid nitrate chemical species such as HNO and HNO. On the other hand, the radiation released from the fuel-derived radionuclides can cause radiolysis of the reprocessing process solution. It is known that nitrous acid is produced by radiolysis of nitric acid media and reaction of nitric acid with radiolysis products. The formation of nitrite is thought to affect the anodic reaction among the corrosion reactions on the surface of stainless steels. In order to understand the corrosion reaction of stainless steel in reprocessing process solutions, it is necessary to evaluate the effect of gamma-rays on the anodic reaction of stainless steels in nitric acid media. In this study, the effect of gamma-rays on the corrosion potential and polarization curve of stainless steel in the nitric acid media was investigated. As a result, the increase in corrosion potential and the change in polarization curves were observed. And the causes of the obtained change of anodic polarization curves were verified from the results of nitrous acid addition and immersion time under non-irradiation.