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論文

ガンマ線照射を模擬した湿度制御環境での腐食モニタリング

大森 惇志*; 秋山 英二*; 阿部 博志*; 端 邦樹; 佐藤 智徳; 加治 芳行; 井上 博之*; 田口 光正*; 清藤 一*; 多田 英司*; et al.

材料と環境, 69(4), p.107 - 111, 2020/04

ガンマ線照射による水のラジオリシスで生成する酸化剤が炭素鋼の気相中の腐食に及ぼす効果を評価するために、オゾンをモデル酸化剤として用いて50$$^{circ}$$Cの湿度制御下に導入し、ACMセンサを用いた腐食モニタリングを行った。ACM電流はオゾンの濃度に伴って高くなったことから、オゾンによる腐食促進の効果が示された。これはオゾンの還元反応あるいは水への溶解反応が早く、カソード反応を促進したためと考えられる。

口頭

英知事業「放射線環境下での腐食データベースの構築」の概要

加治 芳行; 佐藤 智徳; 端 邦樹; 井上 博之*; 田口 光正*; 清藤 一*; 多田 英司*; 阿部 博志*; 秋山 英二*; 鈴木 俊一*

no journal, , 

東京電力福島第一原子力発電所(1F)のプラント材料の腐食劣化のリスクは時間の経過や廃止措置による環境変化に伴い増大することから、本事業において、1Fにおいて想定される放射線環境下での腐食及びラジオリシスデータベースを構築する。本発表では、本事業の概要について述べる。

口頭

放射線環境下での腐食データベースの構築

加治 芳行; 佐藤 智徳; 端 邦樹; 井上 博之*; 田口 光正*; 清藤 一*; 多田 英司*; 阿部 博志*; 秋山 英二*; 鈴木 俊一*

no journal, , 

本研究は、公開されているラジオリシスデータベースに含まれない、福島第一原子力発電所廃炉で必要となるラジオリシスデータと構造材料の腐食データを大学等と連携して取得することを目的として行った。本発表では、全体概要を報告する。

口頭

放射線環境下での腐食データベースの構築,2; ラジオリシスデータセット整備およびデータベース化

端 邦樹; 佐藤 智徳; 加治 芳行; 井上 博之*; 田口 光正*; 清藤 一*; 多田 英司*; 阿部 博志*; 秋山 英二*; 鈴木 俊一*

no journal, , 

放射線場にある福島第一原子力発電所(1F)建屋内滞留水中の構造材料の腐食環境の予測には、当該環境でのラジオリシス現象の把握が重要である。本研究では、照射下腐食に関する既往研究のデータの調査を進めるとともに、滞留水中に存在しうる特定の化学種を含む水溶液のラジオリシスデータの取得を行っている。既往研究では、大気飽和と比べAr飽和及びN$$_{2}$$飽和条件で照射下の腐食速度が減少すること、またN$$_{2}$$飽和のほうがAr飽和より腐食速度が高くなること等が報告されている。現在1F炉内はN$$_{2}$$パージされているが、このような状態が長期間継続されることによる影響について適切に予測するため、N$$_{2}$$飽和下でのラジオリシス現象の解明が必要である。Feイオンを含む水溶液のラジオリシスでは、$$gamma$$線照射実験を行い、H$$_{2}$$O$$_{2}$$等の生成物の濃度やpHの変化を測定した。照射に伴い水質が酸性に変化することや、H$$_{2}$$O$$_{2}$$やH$$_{2}$$の生成量がFeイオン添加により増加すること等を示した。今後、ラジオリシスシミュレーションとの比較を行い、Feイオンのラジオリシスにおける化学反応データセットを確立させることを目指す。

口頭

放射線環境下での腐食データベースの構築,1; 全体概要

加治 芳行; 佐藤 智徳; 端 邦樹; 井上 博之*; 田口 光正*; 清藤 一*; 多田 英司*; 阿部 博志*; 秋山 英二*; 鈴木 俊一*

no journal, , 

本研究は、福島第一原子力発電所廃炉で必要となるラジオリシスデータと構造材料の腐食データを大学等と連携して取得することを目的として行った。本発表では、全体概要を報告する。

口頭

放射線環境下での腐食データベースの構築,3; ガンマ線照射下腐食試験環境の整備と炭素鋼の脱不働態化におよぼすガンマ線照射の影響評価

佐藤 智徳; 田口 光正*; 清藤 一*; 多田 英司*; 井上 博之*; 阿部 博志*; 秋山 英二*; 鈴木 俊一*; 端 邦樹; 加治 芳行

no journal, , 

照射下腐食に関するデータベース構築のためには、照射下試験によるデータ取得が不可欠である。そこで、量子科学技術研究開発機構高崎量子応用研究所において、照射下腐食試験を実施できる環境の整備を実施した。腐食試験においては、主要な環境パラメータとして、温度, 溶存酸素濃度, pH, 導電率などが影響する。そこで、これらのパラメータを制御した照射下腐食試験が可能なガンマ線照射場を整備した。再臨界防止として利用が検討されているホウ酸塩は、水中に高濃度で添加すると、炭素鋼の不働態化を引き起こし、それにより炭素鋼の全面腐食を抑制するが、一方で、脱不働態化による局部腐食発生のリスクがある。この脱不働態化におけるガンマ線照射の影響を明らかにするために、ガンマ線照射下でのホウ酸塩と塩化物イオン共存条件下での炭素鋼の腐食試験を実施した。ホウ酸塩濃度, 塩化物イオン濃度とガンマ線照射強度をパラメータとして、炭素鋼の不働態化挙動を評価し、さらに、ホウ酸塩濃度, 塩化物イオン濃度, 照射強度を評価軸とした局部腐食発生特性を評価した。

口頭

Development of corrosion database in specific environment

佐藤 智徳; 端 邦樹; 加治 芳行; 井上 博之*; 田口 光正*; 清藤 一*; 多田 英二*; 阿部 博志*; 秋山 英二*; 鈴木 俊一*

no journal, , 

福島第一原子力発電所の廃炉工程においては、デブリの取り出し等による環境変化や、構造材の経年化により、腐食が発生し廃炉工程の速やかな進行に支障をきたすことが懸念されている。特に福島第一原子力発電所の材料は、多量の不純物を含む放射線照射下にある環境にさらされており、これは、従来の腐食研究において、検討されていない条件である。また、その腐食環境も作業等により変化することから、幅広いデータの蓄積が必要である。そこで、本研究では、このような広範な条件を想定し、特に放射線照射下における格納容器材である炭素鋼の腐食データベースを構築することを目的とした。そのために、量子科学技術研究開発機構高崎量子応用研究所において、ガンマ線照射下腐食試験が実施可能なよう試験環境を整備した。また、ホウ酸塩と塩化物イオンの共存下における炭素鋼腐食挙動におけるデータを取得した。さらに、照射下における液面下での腐食データを取得し、照射下では加速されることを確認した。

口頭

放射線環境下での腐食データベースの構築,2; 炉内滞留水環境を考慮したラジオリシスデータセットの構築

端 邦樹; 佐藤 智徳; 加治 芳行; 井上 博之*; 田口 光正*; 清藤 一*; 多田 英司*; 阿部 博志*; 秋山 英二*; 鈴木 俊一*

no journal, , 

福島第一原子力発電所の廃炉作業を安全かつ効率的に進めるにあたり、原子炉構造材料の腐食量を適切に把握することは重要である。本研究では、炉内滞留水中の不純物及び放射線が格納容器等の構造材料の腐食に与える影響を予測するためのツールとして、ラジオリシスデータセットの整備を進めている。照射下での化学的挙動の既往知見が少ないFeイオンを対象とし、ラジオリシス実験及びシミュレーションによりデータセットの検証を行ったところ、過酸化水素の生成量のシミュレーション結果が実験結果より小さく見積もられることが分かった。個々の化学反応のシミュレーション結果への寄与について調べたところ、鉄イオン(Fe$$^{2+}$$)と過酸化水素(H$$_{2}$$O$$_{2}$$)の反応等の複数の反応について、速度定数の変化がシミュレーション結果に大きく影響を与えることが示された。これらの化学反応の速度定数を適切に評価することの重要性が示唆された。

口頭

放射線環境下での腐食データベースの構築,1; 全体概要

加治 芳行; 佐藤 智徳; 端 邦樹; 井上 博之*; 田口 光正*; 清藤 一*; 多田 英司*; 阿部 博志*; 秋山 英二*; 鈴木 俊一*

no journal, , 

本研究は、福島第一原子力発電所廃炉で必要となるラジオリシスデータと構造材料の腐食データを大学等と連携して取得することを目的として行った。本発表では、平成30年度の成果の全体概要を報告する。

口頭

放射線環境下での腐食データベースを用いた腐食環境解析

佐藤 智徳; 端 邦樹; 加治 芳行; 井上 博之*; 田口 光正*; 清藤 一*; 多田 英司*; 阿部 博志*; 秋山 英二*

no journal, , 

放射線環境下での腐食データベースのラジオリシスデータベースを用いて、照射環境下での腐食環境解析を実施した。溶存酸素濃度が過酸化水素生成の支配因子の1つであり、これを制御することで放射線環境下での過酸化水素濃度も制御可能である。また、不純物イオンのラジオリシスへの影響を解析評価した結果、Cl$$^{-}$$は10$$^{-3}$$mol/L、Br$$^{-}$$は10$$^{-6}$$mol/L、HCO$$_{3}$$$$^{-}$$は10$$^{-2}$$mol/L以下まで低減することで、影響を無視できることが推定された。

口頭

放射線照射環境下での腐食現象の解明を目指して

加治 芳行; 佐藤 智徳; 端 邦樹; 井上 博之*; 田口 光正*; 清藤 一*; 多田 英二*; 阿部 博志*; 秋山 英二*; 鈴木 俊一*

no journal, , 

本研究は、福島第一原子力発電所廃炉で必要となるラジオリシスデータと構造材料の腐食データを大学等と連携して取得することを目的として行った。本発表は、量子科学技術研究開発機構高崎量子応用研究所における施設共用課題から選出された施設共用優秀賞受賞講演として本研究成果の概要を報告する。

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