淡水系地下水環境中での銅電極のカソード反応への炭酸水素イオンの影響

Effect of bicarbonate ions on the cathodic reaction of copper electrodes in fresh groundwater environments

三好 優磨*; 井上 博之*; 三ツ井 誠一郎  ; 土橋 竜太*

Miyoshi, Yuma*; Inoue, Hiroyuki*; Mitsui, Seiichiro; Dobashi, Ryuta*

我が国では、幅広い選択肢を確保する目的で、代替処分オプションとして使用済燃料の直接処分に関する調査や研究が進められている。直接処分では、安全評価上の支配核種の一つであるC-14の十分な減衰に必要な期間を考慮し、より長期の閉じ込め機能が期待できる純銅で本体を覆う、銅-炭素鋼複合容器も検討されている。本研究では、低酸素雰囲気の淡水系地下水環境での純銅のカソード反応へのHCOの影響を検討した。純銅を試験極とした分極測定の結果から、腐食のカソード電流として想定される比較的低い電流密度域では、HCOは、電極界面のpH変化を緩衝する作用によって、Hを酸化剤とする水素発生反応を機構とするカソード反応を促進することが推察された。腐食のカソード反応においてHCOが直接、酸化剤として作用する可能性は低いと考えられる。また、純鉄および白金の分極測定結果との比較から、純銅表面での水素発生反応速度は相対的に低いことが確認された。

In Japan, research and studies on direct disposal of spent fuel as an alternative disposal option are underway in order to secure a wide range of options. For direct disposal, a copper-carbon steel composite vessel covered with pure copper, which is expected to provide longer confinement, has been considered in consideration of the time required for sufficient attenuation of C-14, one of the dominant radionuclides in the safety assessment. In this study, the effect of HCO on the cathodic reaction of pure copper in a fresh groundwater environment with a low oxygen atmosphere was investigated. From the results of polarization measurements using pure copper as a test electrode, it was inferred that HCO promotes the cathodic reaction, which is a hydrogen evolution reaction using H as an oxidant, by buffering the pH change at the electrode interface in the relatively low current density range, which is assumed to be the cathodic current of corrosion. It is unlikely that HCO acts directly as an oxidant in the cathodic reaction of corrosion. The hydrogen evolution reaction rate on the pure copper surface is relatively low in comparison with the polarization measurements on pure iron and platinum.