ナチュラルアナログ; 長期の現象を自然から学ぶ

Natural analogue; Learning long-term phenomena from nature

三ツ井 誠一郎  ; 川喜田 竜平  ; 石寺 孝充 

Mitsui, Seiichiro; Kawakita, Ryohei; Ishidera, Takamitsu

地層処分の評価では、数百年から数万年以上の極めて長い時間スケールを扱う。一方、我々が行う実験は長くて20年程度に限られ、地層処分で想定される長期の現象を十分には模擬できていない可能性がある。ナチュラルアナログ研究は、地層処分で想定される現象に類似した自然現象の研究により、長期の時間スケールで進行する現象の理解や、実験等に基づいて作成したモデル等の長期予測への適用性の評価を目指すものである。炭素鋼製オーバーパックの腐食挙動について、数年から10年程度の浸漬試験における腐食量の経時変化がべき乗則で近似できること、シデライトなどの保護性の高い腐食生成物皮膜が試験片表面に観察されることなどから、腐食生成物皮膜による腐食反応抑制効果により説明できるとされている。しかしながら、数百年を超えるような長期の腐食挙動においてもこの効果が適用できることを浸漬試験結果のみで議論することは困難と考える。本研究では、考古学的鉄製品をナチュラルアナログとした調査により、腐食生成物皮膜による腐食反応抑制効果の考え方が数百年を超える長期の時間スケールにおいても適用可能であることを示唆する結果を得た。

Evaluation of geological disposal deals with long-term time scales of hundreds to tens of thousands of years. On the other hand, our experiments are limited to about 20 years at the longest, and it is possible that the long-term phenomena assumed in geological disposal have not been sufficiently simulated. Regarding the corrosion behavior of carbon steel overpacks, the corrosion depths over time in immersion tests for several to ten years can be approximated by a power law. From the fact that a protective corrosion product film, such as siderite, was observed on the surface of the test piece, it is believed that this can be explained by the passive effect of the corrosion product film on the corrosion reaction. However, the effect cannot be applied to the long-term corrosion behavior based solely on the results of immersion tests. Through natural analogue studies, we concluded that the passive effect of the corrosion product film can explain long-term corrosion behavior exceeding hundreds of years.