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論文

Corrosion resistance of a cast steel overpack for high-level radioactive waste disposal in Japan

小川 裕輔*; 鈴木 覚*; 谷口 直樹; 川崎 学*; 鈴木 宏幸*; 高橋 里栄子*

Materials and Corrosion, 72(1-2), p.52 - 66, 2021/01

 被引用回数:0 パーセンタイル:0(Materials Science, Multidisciplinary)

鋳鋼は、炭素鋼オーバーパックのレファレンス材料とされている鍛鋼の代替材料のひとつである。本研究では実規模の鋳鋼オーバーパックを試作するとともに、鋳造欠陥の検査を行った。また、このオーバーパックから切り出した試験片を用いて腐食速度と応力腐食割れ感受性に関する腐食試験を行い、鍛鋼との比較を行った。ふたつの腐食試験より、鋳鋼の耐食性は鍛鋼と同等であることがわかった。

論文

Propagation behaviour of general and localised corrosion of carbon steel in simulated groundwater under aerobic conditions

谷口 直樹; 鈴木 宏幸; 川崎 学; 内藤 守正; 小林 正人*; 高橋 里栄子*; 朝野 英一*

Corrosion Engineering, Science and Technology, 46(2), p.117 - 123, 2011/04

 被引用回数:9 パーセンタイル:51.86(Materials Science, Multidisciplinary)

炭素鋼は高レベル放射性廃棄物地層処分におけるオーバーパック候補材料の一つに選定されている。炭素鋼の腐食は全面腐食と局部腐食の二つに分類される。本研究では酸化性雰囲気における炭素鋼の浸漬試験によって全面腐食と局部腐食の進展挙動を調べた。浸漬試験結果,腐食進展速度は環境条件と鋼種に大きく依存した。しかし、孔食係数(最大腐食深さと平均腐食深さの比)の上限はおよそ平均腐食深さのみから決定されることがわかった。実験データと文献データに基づき、Gumbel分布を用いた極値統計解析を適用することによって平均腐食深さからオーバーパックの最大腐食深さを推定する経験的モデルを提示した。

論文

Long term integrity of overpack closure weld for HLW geological disposal, 2; Corrosion properties under anaerobic conditions

小林 正人*; 横山 裕*; 高橋 里栄子*; 朝野 英一*; 谷口 直樹; 内藤 守正

Corrosion Engineering, Science and Technology, 46(2), p.212 - 216, 2011/04

 被引用回数:4 パーセンタイル:32.74(Materials Science, Multidisciplinary)

炭素鋼オーバーパックの長期健全性を予測するため、還元条件下での炭素鋼溶接部の腐食挙動が調べられた。本研究で用いた試験片は3つの溶接方法(GTAW, GMAW, EBW)から作成された。各試験片には全面腐食が観察され、溶接部における腐食速度は母材と同等かそれ以下となった。浸漬期間中に吸収された水素量は3年間で2.48$$times$$10$$^{-5}$$ mol kg[Fe]$$^{-1}$$(0.05ppm)以下であり、水素脆化の影響がほとんどない値となった。水素脆化感受性は母材で最も大きく、溶接による悪影響はほとんどないことが示された。溶接された炭素鋼オーバーパックは還元条件下で期待される寿命期間中耐食性を有すると考えられる。

報告書

オーバーパック溶接部の耐食性評価に関する研究,4(共同研究)

横山 裕*; 三井 裕之*; 高橋 里栄子; 谷口 直樹; 朝野 英一*; 内藤 守正; 油井 三和

JAEA-Research 2008-072, 232 Pages, 2008/10

JAEA-Research-2008-072.pdf:45.2MB

溶接部(溶接金属及び熱影響部)と母材は材料の性状が異なるため、溶接部の耐食性も母材と異なる可能性がある。本研究ではTIG溶接,MAG溶接及び電子ビーム溶接(EBW)による溶接試験体から切り出した試験片を用いて、炭素鋼溶接部の耐食性について母材との比較を行った。腐食試験は以下の3つの項目に着目して行った。(1)酸化性雰囲気における全面腐食,孔食,(2)すきま腐食進展挙動・応力腐食割れ感受性,(3)還元性雰囲気における全面腐食進展挙動,水素脆化感受性。その結果、TIG溶接及びMAG溶接の溶接金属部において全面腐食と孔食・すきま腐食に対して耐食性の低下が示唆された。この原因として、溶接で使用された溶加材の成分や多層盛溶接の多重熱サイクルによる組織変化の影響を受けた可能性がある。溶加材を使用しないEBWについてはいずれの腐食形態に対しても耐食性の低下は認められなかった。応力腐食割れについては、低濃度炭酸塩溶液中では、母材と同様、いずれの溶接方法における溶接金属部,熱影響部においてもSCC感受性が認められなかった。

報告書

オーバーパック溶接部の耐食性評価に関する研究,3(共同研究)

三井 裕之*; 高橋 里栄子*; 谷口 直樹; 大槻 彰良*; 朝野 英一*; 油井 三和

JAEA-Research 2006-080, 322 Pages, 2006/12

JAEA-Research-2006-080.pdf:90.52MB

溶接部(溶接金属及び熱影響部)と母材は材料の性状が異なるため、溶接部の耐食性も母材と異なる可能性がある。本研究ではTIG, MAG及びEBWによる溶接試験体から切り出した試験片を用いて、炭素鋼溶接部の耐食性について母材との比較を行った。腐食試験は以下の4つの項目に着目して行った。(1)不動態化挙動と腐食形態,(2)酸化性雰囲気における全面腐食,孔食・すきま腐食進展挙動,(3)応力腐食割れ感受性,(4)還元性雰囲気における全面腐食進展挙動,水素脆化感受性。その結果、TIG及びMAG溶接金属部において全面腐食と孔食・すきま腐食に対して耐食性の劣化が示唆された。この原因として、溶接で使用された溶加材の成分による影響を受けた可能性がある。溶加材を使用しないEBWについてはいずれの腐食形態に対しても耐食性の低下は認められなかった。応力腐食割れについては、高炭酸塩溶液中では、いずれの溶接方法においても溶接金属部,熱影響部ともに母材に比較して感受性が低下する傾向が認められた。

口頭

炭素鋼オーバーパック溶接部の応力腐食割れ感受性に関する検討

三井 裕之*; 高橋 里栄子*; 大槻 彰良*; 朝野 英一*; 谷口 直樹; 油井 三和

no journal, , 

高レベル放射性廃棄物用炭素鋼オーバーパックの溶接部の応力腐食割れ感受性に関する知見を得る目的で、炭酸ナトリウム-重炭酸ナトリウム混合溶液中での低歪速度引張試験(SSRT)を行った。TIG溶接及び電子ビーム溶接で製作した炭素鋼の厚肉円筒から試験片を切出し、母材,熱影響部,溶接金属及びボンド部の試験を個別に行った。そのデータをもとに炭素鋼オーバーパックの溶接部の応力腐食割れ感受性について検討した。

口頭

Corrosion behavior of the weld zone of carbon steel overpack for HLW final disposal

横山 裕*; 三井 裕之*; 高橋 里栄子*; 大槻 彰良*; 朝野 英一*; 谷口 直樹; 油井 三和

no journal, , 

日本では高レベル放射性廃棄物の地層処分用容器のオーバーパック材料として炭素鋼が候補として検討されている。オーバーパックには、内包するガラス固化体を地下水との接触から1,000年間隔離する閉じ込め性が求められている。オーバーパックは、埋設後に岩盤や地下水,緩衝材から受ける圧力に耐えうる機械的特性と、地下水の接触による腐食の進行に耐えうる耐食性の観点からその板厚が設定されている(1)。一方、オーバーパックは溶接により最終的な封入を完了するが、溶接技術の適用性検討にあたり、母材と同様、機械特性及び耐食性の観点から溶接部の長期に渡る信頼性を確認しておく必要がある(2)。そこで本研究では適用可能性のあるTIG溶接(GTAW),MAG溶接(GMAW),EBW(電子ビーム溶接)の3つの溶接方法による溶接部の腐食挙動を調査するために、埋設初期の酸化性の処分環境を想定した条件における溶接試験片を用いた浸漬試験を行った。

口頭

炭素鋼オーバーパック溶接部の酸化性雰囲気における腐食挙動評価

横山 裕*; 高橋 里栄子*; 朝野 英一*; 谷口 直樹; 内藤 守正

no journal, , 

炭素鋼オーバーパックに適用可能な溶接技術による溶接部の埋設初期の腐食挙動を明らかにするため、酸化性雰囲気における浸漬試験を実施し、以下の結果を得た。(1)酸化性雰囲気の処分環境を想定した条件ではEBWと対照的にTIG溶接及びMAG溶接の溶接金属部に選択的な腐食を生じやすい。その原因として、溶接に用いる溶加材成分の影響や溶接部のミクロ組織の影響を受けている可能性が高い。(2)極値統計解析による評価によると、これらの溶接部の選択的な腐食深さは従来のオーバーパック寿命評価において推定された最大腐食深さを超えるものではない。

口頭

炭素鋼オーバーパック溶接部の低酸素濃度雰囲気における腐食挙動及び水素吸収挙動評価

横山 裕*; 高橋 里栄子*; 朝野 英一*; 谷口 直樹; 内藤 守正

no journal, , 

我が国では高レベル放射性廃棄物の地層処分用容器のオーバーパック材料として炭素鋼が主候補材料として検討されている。オーバーパックは溶接により最終的な封入を完了するが、溶接技術の適用性検討にあたり、溶接部の長期に渡る信頼性を確認しておく必要がある。本研究では3つの溶接方法(TIG溶接,MAG溶接,電子ビーム溶接)による炭素鋼溶接部について取り上げ、処分場本来の低酸素濃度雰囲気における浸漬試験結果等を報告する。

口頭

ベントナイト共存下での炭素鋼オーバーパック溶接部の応力腐食割れ感受性に関する検討

小林 正人*; 横山 裕*; 高橋 里栄子*; 朝野 英一*; 谷口 直樹; 内藤 守正

no journal, , 

高レベル放射性廃棄物の地層処分用容器のオーバーパック材料候補材料である炭素鋼の応力腐食割れ(SCC)感受性を緩衝材中で評価した。実機を想定した溶接試験体から引張試験片を製作し、圧縮ベントナイトに埋め込み炭酸塩溶液中で低ひずみ速度引張試験を行った。その結果、溶接金属,熱影響部と比較して母材のSCC感受性が最も高く、溶接の影響で炭素鋼のSCC感受性が増加する現象は認められなかった。

口頭

炭素鋼オーバーパック溶接部の耐食性に関する検討

小林 正人*; 高橋 里栄子*; 朝野 英一*; 谷口 直樹; 内藤 守正

no journal, , 

オーバーパックは、EBS(Engineering barrier system)構成要素の一つであり、少なくとも1000年間に渡って放射性核種を閉じ込める機能が求められている。炭素鋼オーバーパックは、想定される地下埋設環境において、40mmの耐食層を確保することで1000年間の寿命が達成可能であると評価されている。一方、溶接部は母材と比較して化学組成や組織が異なるため、腐食挙動が異なる可能性がある。このような背景から、炭素鋼オーバーパック溶接部(熱影響部,溶接金属)の耐食性評価試験を実施し、腐食特性に及ぼす溶接の影響を調査した。

口頭

炭素鋼溶接金属の水素脆化割れに及ぼす微小欠陥の影響

小林 正人*; 高橋 里栄子*; 朝野 英一*; 谷口 直樹; 内藤 守正

no journal, , 

定電流SSRTによって炭素鋼溶接部の水素脆化感受性を評価した。破面のSEM観察の結果、TIG溶接金属破面に数十um程度の微小溶接欠陥(ブローホール:BH)を中心に持つ円状の擬へき開破面が観察された。この破断面はカソード分極により水素を付加した場合にのみ生じ、BH径の増加とともに周囲の擬へき開面積も増加した。さらに擬へき開面積の増加に伴って破断歪み量も減少した。

口頭

炭素鋼溶接金属の水素脆化割れに及ぼす微小欠陥の影響,2

小林 正人*; 高橋 里栄子*; 朝野 英一*; 谷口 直樹; 藤田 朝雄

no journal, , 

溶接時に生じた球状欠陥が水素脆化感受性に及ぼす影響を定電流SSRTにより評価した。溶接組織の影響を取り除くため、焼ならし処理を施した試験片を使用した。試験後の破面観察、及び鋼中水素濃度分析の結果、ある水素濃度以上で欠陥を起点とした割れが生じた。この現象は破断ひずみ量を低下させるが、水素濃度の影響と比較した場合に有意性は認められず、脆化感受性を顕著に高めるものではないと推察される。

口頭

IAEAアジア事業におけるわが国の放射線教育に関する経験の活用と今後の展開

飯本 武志*; 掛布 智久*; 高木 利恵子*; 高橋 格*; 中村 尚司*; 木藤 啓子*; 渡部 陽子; 山下 清信

no journal, , 

原子力分野における長期的な人材育成を目的とし、原子力に限らず科学技術・工学・数学全体に興味を感じるような中高生を対象とした教育プログラムの策定と手法の開発がIAEA事業の中で行われている。これまで日本, 米国, 英国等のIAEA加盟各国から教育実践、展示物の事例を持ち寄り、情報交換を繰り返してきた。インドネシア, マレーシア, フィリピン, UAEの4か国が本事業の適用モデル国として選ばれ、情報交換で得た教育カリキュラム事例の中から、各国の教育現場の環境等に合致したものを試験導入している。日本からは、人材育成センターで作成した中学生用放射線学習資料を用いた座学と霧箱・はかるくん実習を組み合わせたカリキュラムを提案した。4か国のうち、3か国が日本提案のカリキュラムの試験導入を決めたことから、我が国における放射線教育プログラムの質の高さ、現場における取り組みやすさが国際社会の中で評価されたと言える。

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