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論文

80$$sim$$120$$^{circ}$$Cの脱酸素条件の脱イオン水中におけるジルカロイ-4の腐食速度

前田 敏克; 千葉 慎哲; 建石 剛*; 山口 徹治

日本原子力学会和文論文誌, 12(2), p.158 - 164, 2013/06

地層処分環境における使用済燃料被覆管(ハル)からの核種溶出量を評価するうえで重要な母材(ジルカロイ)の腐食挙動を調べるため、水素ガス発生量測定法によって、低酸素条件下、80$$sim$$120$$^{circ}$$Cでのジルカロイの腐食速度を測定した。その結果、いずれの温度においても、腐食量の3乗が腐食時間に比例して増加する"三乗則"で腐食が進行していることがわかった。また、その腐食速度定数は炉水環境条件(高温域)での腐食速度定数の温度依存性の外挿直線上にあり、高温域と、処分環境で想定される100$$^{circ}$$C以下を含む低温域での腐食のしくみが同じであることがわかった。

論文

Identification of the cathode reaction accompanied with overpack corrosion

大塚 伊知郎*; 飯田 芳久; 山口 徹治; 加藤 修*; 建石 剛*; 田中 忠夫

Materials Research Society Symposium Proceedings, Vol.1475, p.507 - 512, 2012/06

オーバーパック腐食におけるカソード反応を同定するために、炭素鋼線の腐食実験を行った。炭素鋼線を蒸留水,炭酸水素ナトリウム溶液及び硫酸ナトリウム溶液に浸漬し、ガラス製アンプルに封入した。60$$^{circ}$$Cで150日間保持した後、腐食生成物,液相及び気相の分析を行った。実験の結果、水素イオンの還元による水素ガス発生が支配的なカソード反応であることが示された。硫酸及び炭酸イオンの還元は観測されなかった。腐食生成物として、非晶質の水酸化第一鉄,鉄酸化物がすべての実験で特定された。それに加え、炭酸水素ナトリウム溶液では、鉄炭酸塩が特定された。この結果は、地層処分環境では水素発生反応が支配的なカソード反応であり、間隙水のEhが水素発生反応の平衡電位に至る可能性を示唆している。

論文

高アルカリ性・高硝酸ナトリウム濃度条件における炭素鋼の腐食に伴う硝酸イオンの化学的変遷挙動とそのモデル化

本田 明; 増田 薫*; 建石 剛*; 加藤 修*; 井上 博之*

材料と環境, 60(12), p.541 - 552, 2011/12

高硝酸塩濃度条件での硝酸イオンと金属との化学的相互作用を理解し、既報のモデルを改良するために、閉鎖系で、高アルカリ性かつ高硝酸ナトリウム濃度の水溶液を用いた炭素鋼の浸漬試験及び自然浸漬電位の測定試験を実施した。修正したモデルを用いて解析し、自然浸漬電位,化学種量の変化の傾向及び化学種量の値自体ともおおむね再現することができた。

論文

低酸素濃度下におけるチタンオーバーパックの長期水素吸収挙動と水素脆化の検討

谷口 直樹; 鈴木 宏幸*; 中西 智明*; 中山 武典*; 舛形 剛*; 建石 剛*

材料と環境, 56(12), p.576 - 584, 2007/12

高レベル放射性廃棄物の地層処分におけるオーバーパック候補材料の一つであるチタンの長期水素吸収挙動と水素脆化の可能性を検討した。定電流カソード分極試験結果より、電荷量が同じ場合、電流密度が低いほど多くの水素が吸収されるとともに、より内部まで水素が浸入した。低酸素濃度条件での腐食速度2.8$$times$$10$$^{-2}$$$$mu$$m/yに相当する電流密度での水素吸収率はほぼ100%と推定され、1000年間で約400ppmの水素を吸収すると評価された。水素を吸収したチタンの機械的特性は水素濃度と水素濃度分布形態によって異なり、水素がチタン内部まで均一に分布したものほど脆化の程度が大きいことが確認された。1000年間で約400ppmの水素を均一に吸収した6mm厚のチタンオーバーパックにおいて、破壊が生じうるのは降伏応力相当の応力条件に対して亀裂寸法が約2$$sim$$3mm以上の場合と推定された。

論文

アルカリ性条件における炭素鋼の腐食に伴う硝酸イオンの化学的変遷挙動

本田 明; 加藤 卓; 建石 剛*; 今北 毅*; 増田 薫*; 加藤 修*; 西村 務*

材料と環境, 55(10), p.458 - 465, 2006/10

放射性廃棄物を地下に処分したときの放射性物質の移行現象は、環境の酸化還元状態や配位子濃度によって影響を受ける可能性があるため、セメント環境を想定したアルカリ性条件で硝酸イオンの金属による還元挙動を検討した。その結果、亜硝酸イオン濃度1.0mol/Lの場合及び硝酸イオン濃度1.0mol/Lの場合と硝酸イオンも亜硝酸イオンも含まない場合の同一電位での電流密度を比較すると、それぞれおよそ2桁から3桁程度及び1桁から2桁程度大きいにもかかわらず、炭素鋼の腐食速度は、硝酸塩の濃度の影響は受けないかむしろ低下し、腐食反応系がアノード支配型であることがわかった。また炭素鋼の腐食に伴う硝酸イオンの還元過程は、硝酸イオン$$rightarrow$$亜硝酸イオン$$rightarrow$$アンモニアなる逐次反応と考えられる。また、アノード支配型の腐食反応におけるカソード過程として、硝酸イオンの還元反応は、水の還元反応と競合すると考えられる。硝酸イオン濃度が高い場合(e.g. 1.0mol/L)には、硝酸イオンの共存しない場合と比較して、腐食に伴う水素発生速度が1/100から1/500と非常に小さくなった。アンモニアの生成速度は、硝酸イオン濃度が1.0E-3mol/Lから1.0mol/Lの範囲でほとんど影響はなかった。

報告書

炭素鋼の腐食に伴う硝酸イオンの化学的変遷のモデル化

本田 明; 増田 薫*; 加藤 修*; 西村 務*; 建石 剛*; 今北 毅*

JNC TN8400 2005-023, 40 Pages, 2005/09

JNC-TN8400-2005-023.pdf:1.15MB

現在、再処理法としては国際的にPUREX法が主流であり、わが国においてもPUREX法が採用されている。このPUREX法によるプロセス廃液には、硝酸イオン(NO$$_{3}$$$$^{-}$$)が含まれているため、特別な処理工程を設けないかぎり放射性廃棄物の処分施設にも、NO$$_{3}$$$$^{-}$$がナトリウム塩等の易溶性の塩の形で持ち込まれる可能性がある。NO$$_{3}$$$$^{-}$$は酸化性の化学種であり、金属等の還元性の物質と反応して還元され、亜硝酸イオン(NO$$_{2}$$$$^{-}$$)やアンモニア/アンモニウムイオン(NH$$_{3}$$/NH NO$$_{4}$$$$^{+}$$)に化学形態が変化する可能性がある。TRU核種を含む廃棄物の処分の安全性を評価するためには、この硝酸塩及び硝酸塩を起源とする化学物質の処分システムに及ぼす影響について評価する必要がある。特にNH$$_{3}$$は放射性の金属元素とアンミン錯体を形成することで、当該放射性金属元素の溶解度やバリア材への収着性に影響を与える可能性があり重要である。これらの評価を行うためには、基礎情報としてNO$$_{3}$$$$^{-}$$の処分環境下における化学形態の変化を定量的に評価する必要がある。そこで、金属腐食及び微生物活動によるNO$$_{3}$$$$^{-}$$の化学的変遷の様子をモデル計算により評価した。本章では、このモデルのうち、金属腐食によるNO$$_{3}$$$$^{-}$$の化学的変遷に関する部分について示す。金属腐食によるNO$$_{3}$$$$^{-}$$の化学的変遷過程のモデル化に当たっては、NO$$_{3}$$$$^{-}$$の金属による還元反応による化学形態の変化について、実験的に反応機構及び反応速度を検討した。反応機構及び反応速度の検討は、ガラス密封容器(アンプル)による浸漬試験及びカソード動電位分極試験により行い、この検討結果に基づきNO$$_{3}$$$$^{-}$$の化学形態の変化をモデル化した。さらにカソード動電位分極試験、カソード定電位保持試験及び硝酸塩を含まない条件で実施したアンプル試験によりモデルパラメータを決定した。このモデル及びパラメータを用いて硝酸塩を含む水溶液を用いて実施したアンプル型浸漬試験の結果を解析し、モデル及びパラメータの妥当性を確認した。

報告書

マグネタイト共存下における炭素鋼の腐食に伴う水素発生挙動

谷口 直樹; 建石 剛*; 福留 和幸*; 西村 務*; 川上 進

JNC TN8400 2005-014, 36 Pages, 2005/07

JNC-TN8400-2005-014.pdf:0.44MB

低酸素濃度環境で代表的な腐食生成物であるマグネタイトを炭素鋼に接触させると,炭素鋼の腐食が加速されるという報告がある。オーバーパックの長期腐食挙動を評価するうえで,マグネタイト共存下での腐食機構を明らかにすることが重要である。マグネタイト共存下において,鉄の溶解反応であるアノード反応とカップルするカソード反応としてマグネタイト中の3価鉄の還元反応と水素発生反応の2種類が挙げられる。前者が支配的であればFe(III)の消費によってやがて腐食の加速は停止するが,後者が支配的であれば腐食加速現象は持続する可能性がある。本研究ではマグネタイトによる腐食機構解明に資することを目的としてマグネタイトまたは模擬腐食生成物共存下での炭素鋼の浸漬試験を行い,腐食速度と水素発生挙動を調査した。まず,模擬腐食生成物中のFe(III)/Fe(II)比を変えて溶封アンプル中で浸漬試験を行った。その結果,Fe(III)/Fe(II)比が大きいほど腐食速度は大きくなり,Fe(III)/Fe(II)比がマグネタイトの化学量論比(=2)以上の場合に急激に腐食速度は大きくなった。水素発生速度は模擬腐食生成物が共存しない場合に比較して数倍加速されたが,Fe(III)/Fe(II)比が増えても水素発生速度は変化しなかった。この結果より,顕著な腐食の加速は過剰のFe(III)を含むマグネタイトの共存で起こり,そのカソード反応はFe(III)の還元が主であることがわかった。また,過剰のFe(III)を含まない場合でも数倍程度の腐食加速は起こり,そのとき水素発生反応が支配的となることが示唆された。 次に,過剰のFe(III)を含まないマグネタイトを用いて炭素鋼の腐食に伴う水素発生速度の経時変化を測定した。その結果,マグネタイトの共存によって浸漬初期には数倍$$sim$$10倍近く水素発生反応が増加した。しかし,約130日後には水素発生反応の加速は認められなくなった。 以上の試験結果から,マグネタイトによる炭素鋼の腐食加速のオーバーパック長期健全性への影響は小さいと考えられる。

報告書

模擬腐食生成物中Fe(III)/Fe(II)比による炭素鋼の腐食挙動への影響

谷口 直樹; 建石 剛*; 西村 務*; 川上 進

JNC TN8400 2003-049, 23 Pages, 2004/03

JNC-TN8400-2003-049.pdf:0.18MB

模擬腐食生成物共存下における炭素鋼の腐食挙動と水素発生挙動を浸漬試験により検討した。試験の結果、炭素鋼の腐食速度の大きな加速は模擬腐食生成物中に過剰の3価鉄を含む場合に生じることがわかった。

報告書

還元性雰囲気における高耐食性金属製オーバーパックの長期腐食挙動研究

和田 隆太郎*; 西村 務*; 中西 智明*; 中山 武典*; 阪下 真司*; 藤原 和雄*; 建石 剛*

JNC TJ8400 2005-001, 224 Pages, 2004/02

JNC-TJ8400-2005-001.pdf:16.23MB

高レベル放射性廃棄物処分おけるオーバーパック候補材料のうち,高耐食性金属として位置づけられているチタンおよびニッケル基合金の腐食挙動を検討した。チタンについては水素吸収挙動に及ぼす環境因子と材料因子の影響を実験的に検討した。ニッケル基合金については腐食挙動について既往の研究の文献調査を行った。

報告書

TRU核種を含む廃棄物処分環境下における硝酸塩の金属との相互作用による変遷に関する研究(2)(研究概要)

和田 隆太郎*; 西村 務*; 増田 薫*; 藤原 和雄*; 今北 毅*; 建石 剛*

JNC TJ8400 2004-017, 71 Pages, 2004/02

JNC-TJ8400-2004-017.pdf:3.42MB

TRU核種を含む廃棄物処分環境下における硝酸塩の金属との相互作用による変遷に関して、研究した。

報告書

TRU核種を含む廃棄物処分環境下における硝酸塩の金属との相互作用による変遷に関する研究(2)

和田 隆太郎*; 西村 務*; 増田 薫*; 藤原 和雄*; 今北 毅*; 建石 剛*

JNC TJ8400 2004-016, 194 Pages, 2004/02

JNC-TJ8400-2004-016.pdf:12.45MB

TRU核種を含む廃棄物処分環境下における硝酸塩の金属との化学的相互作用による変遷に関して、研究を実施した。

報告書

チタンオーバーパックの水素吸収に関する研究

和田 隆太郎*; 西村 務*; 中西 智明*; 藤原 和雄*; 井上 隆夫*; 建石 剛*; 舛形 剛*

JNC TJ8400 2003-092, 246 Pages, 2003/02

JNC-TJ8400-2003-092.pdf:35.08MB

高レベル放射性廃棄物の処分容器材料として、耐食性に優れたチタンが検討されている。しかしながら、チタンは還元性環境において水の還元反応により生じた水素を吸収し、水素脆化を生じる恐れがある。そこで、還元性環境におけるチタンの水素吸収挙動を評価するために、チタンの腐食・水素吸収に関して実験的検討を行った。また、水素吸収によるチタンオーバーパック破壊挙動を評価するため、破壊力学的な観点から破損モデルを検討した。(1) 低酸素雰囲気において、溶液に浸漬したチタン試験片表面の一部を機械的に除去するスクラッチ試験を実施し、既存皮膜の変化および新生皮膜の成長現象を観察した。(2) 低酸素雰囲気を維持できるアンプル容器を用いて長期反応試験を行い、水素ガス発生量および吸収量の分析および生成皮膜の評価を行った。(3) 低酸素雰囲気下にて、チタン試験片に1000 年間の腐食量に相当するカソード電荷を印加する電気化学的加速試験を実施し、水素吸収、表面皮膜への影響を評価するとともに、自然状態での水素吸収挙動を予測した。(4) 既往の研究を調査から、溶接によるチタンオーバーパックの最大残留応力およびき裂進展挙動を評価した。また、破壊現象のモデル化の可能性を検討し、今後の課題を抽出した。

報告書

TRU核種を含む廃棄物処分環境下における硝酸塩の金属との相互作用による変遷に関する研究(研究概要)

和田 隆太郎*; 西村 務*; 増田 薫*; 藤原 和雄*; 今北 毅*; 建石 剛*

JNC TJ8400 2003-080, 153 Pages, 2003/02

JNC-TJ8400-2003-080.pdf:2.63MB

TRU廃棄物中には硝酸イオンが塩として含まれる廃棄体が存在する。この硝酸イオンは処分場環境で金属などの還元性物質により、亜硝酸イオンやアンモニア等に変遷し、処分場環境変化や核種移行パラメータに影響を及ぼす可能性がある。そこで、金属と硝酸イオン共存溶液との反応に伴う硝酸イオン変遷反応速度及びガス発生速度を正確に把握するためにガラス密封容器を用いた長期反応試験を実施した。また、低酸素環境下での硝酸イオンと金属との反応速度パラメータを評価するために電気化学試験を実施した。(1) 低酸素環境下で、高アルカリ降水系模擬地下水条件下でアンプルを用いた浸漬試験を実施し、金属(炭素鋼,ステンレス鋼及びジルイカロイ)と硝酸イオンとの反応生成物(亜硝酸イオン,アンモニア,水素ガスなど)に関する長期反応生成量データを取得した。また、従来と同一条件下でアンプル試験を実施し、繰り返し精度はほぼ平均値$$pm$$10%にあり、信頼性の高い方法であることを確認した。(2) 溶液pH,温度及び硝酸イオン,亜硝酸イオン濃度をパラメータとした定電位保持試験を中心とした電気化学試験の実施により、硝酸イオン変遷反応への影響を評価した。さらに、JNCで開発された"NEON"のアルゴリズムに準拠したモデルに従い解析を実施し、炭素鋼表面での硝酸イオン変遷挙動解析に見通しを得た。

報告書

TRU核種を含む廃棄物処分環境下における硝酸塩の金属との相互作用による変遷に関する研究

和田 隆太郎*; 西村 務*; 増田 薫*; 藤原 和雄*; 今北 毅*; 建石 剛*

JNC TJ8400 2003-079, 252 Pages, 2003/02

JNC-TJ8400-2003-079.pdf:11.19MB

TRU核種を含む廃棄物処分環境下における硝酸塩の金属との相互作用による変遷に関する研究を実施した。TRU廃棄物中には硝酸イオンが塩として含まれる廃棄体が存在する。この硝酸イオンは処分場環境で金属などの還元性物質により、亜硝酸イオンやアンモニア等に変遷し、処分場環境変化や核種移行パラメータに影響を及ぼす可能性がある。そこで、金属と硝酸イオン共存溶液との反応に伴う硝酸イオン変遷反応速度及びガス発生速度を正確に把握するためにガラス密封容器を用いた長期反応試験を実施した。また、低酸素環境下での硝酸イオンと金属との反応速度パラメータを評価するために電気化学試験を実施した。(1) 低酸素環境下で、高アルカリ降水系模擬地下水条件下でアンプルを用いた浸漬試験を実施し、金属(炭素鋼、ステンレス鋼およびジルイカロイ)と硝酸イオンとの反応生成物(亜硝酸イオン、アンモニア、水素ガスなど)に関する長期反応生成量データを取得した。また、従来と同一条件下でアンプル試験を実施し、繰り返し精度はほぼ平均値$$pm$$10%にあり、信頼性の高い方法であることを確認した。(2) 溶液pH、温度および硝酸イオン、亜硝酸イオン濃度をパラメータとした定電位保持試験を中心とした電気化学試験の実施により、硝酸イオン変遷反応への影響を評価した。更に、JNCで開発された"NEON"のアルゴリズムに準拠したモデルに従い解析を実施し、炭素鋼表面での硝酸イオン変遷挙動解析に見通しを得た。

報告書

炭素鋼オーバーパックの超長期試験研究

和田 隆太郎*; 山口 憲治*; 西村 務*; 藤原 和雄*; 建石 剛*

JNC TJ8400 2003-007, 86 Pages, 2003/02

JNC-TJ8400-2003-007.pdf:2.18MB

オーバーパックには長期健全性が期待されており、これまでオーバーパックの腐食挙動モデルが構築されてきた。そのモデルの妥当性、保守性を検証するために、本研究ではオーバーパックの候補材料である炭素鋼の水素脆化に関わる水素吸収量の測定を圧縮ベントナイト共存系で実施した。また、超長期試験として今後実施すべき重要性の高いテーマについて研究計画を具体化した。(1) 緩衝材(圧縮ベントナイト)中における炭素鋼の腐食に伴う侵入水素量を測定するための水素透過量測定装置の設計を行った。(2) 緩衝材中における炭素鋼の腐食に伴い発生する水素のうち、炭素鋼中への侵入量を測定した。(3) 今後実施すべき超長期試験テーマとして、室内試験:4 テーマ、原位置試験:3テーマについて研究計画を策定した。

報告書

TRU廃棄物処分環境下における硝酸塩の金属との化学的相互作用による変遷に関する研究(研究概要)

和田 隆太郎*; 西村 務*; 増田 薫*; 藤原 和雄*; 今北 毅*; 建石 剛*

JNC TJ8400 2003-077, 156 Pages, 2002/02

JNC-TJ8400-2003-077.pdf:3.63MB

TRU廃棄物中には硝酸イオンが塩として含まれる廃棄体が存在する。この硝酸イオンは処分場環境で金属などの還元性物質により、亜硝酸イオンやアンモニア等に変遷し、処分場環境変化や核種移行パラメータに影響を及ぼす可能性がある。そこで、処分場環境を想定した低酸素環境下での硝酸イオンと金属との化学的相互作用に関する研究を実施した。(1) 低酸素、高pH硝酸イオン共存溶液下で炭素鋼の電気化学試験を行い、硝酸イオンおよび亜硝酸イオン還元反応に関し、反応速度定数を取得した。(2) 低酸素、高pH地下水環境下で浸漬試験を実施し、金属(炭素鋼、ステンレス鋼、ジルイカロイ)と硝酸イオンとの反応生成物(アンモニア、水素ガス等)に関する長期データを取得した。炭素鋼共存中における硝酸起源物質濃度の経時変化より、硝酸イオン還元反応はNO3- $$rightarrow$$ NO2- $$rightarrow$$NH3 の逐次反応の可能性が高いことを確認した。(3) 平衡計算の領域での反応モデルの適用性を探るため、汎用物質移行計算コード(PHREEQC)の硝酸還元部分とバルクでの平衡計算を切り離したモデルを検討し、実験結果との整合性を確認した。

報告書

TRU廃棄物処分環境下における硝酸塩の金属との化学的相互作用による変遷に関する研究

和田 隆太郎*; 西村 務*; 増田 薫*; 藤原 和雄*; 今北 毅*; 建石 剛*

JNC TJ8400 2003-076, 300 Pages, 2002/02

JNC-TJ8400-2003-076.pdf:17.65MB

TRU廃棄物中には硝酸イオンが塩として含まれる廃棄体が存在する。この硝酸イオンは処分場環境で金属などの還元性物質により、亜硝酸イオンやアンモニア等に変遷し、処分場環境変化や核種移行パラメータに影響を及ぼす可能性がある。そこで、処分場環境を想定した低酸素環境下での硝酸イオンと金属との化学的相互作用に関する研究を実施した。(1) 低酸素、高pH硝酸イオン共存溶液下で炭素鋼の電気化学試験を行い、硝酸イオンおよび亜硝酸イオン還元反応に関し、反応速度定数を取得した。(2) 低酸素、高pH地下水環境下で浸漬試験を実施し、金属(炭素鋼、ステンレス鋼、ジルイカロイ)と硝酸イオンとの反応生成物(アンモニア、水素ガス等)に関する長期データを取得した。炭素鋼共存中における硝酸起源物質濃度の経時変化より、硝酸イオン還元反応はNO3- $$rightarrow$$ NO2- $$rightarrow$$NH3 の逐次反応の可能性が高いことを確認した。(3) 平衡計算の領域での反応モデルの適用性を探るため、汎用物質移行計算コード(PHREEQC)の硝酸還元部分とバルクでの平衡計算を切り離したモデルを検討し、実験結果との整合性を確認した。

報告書

チタンオーバーパックの水素脆化に関する研究

和田 隆太郎*; 栗本 宣孝*; 藤原 和雄*; 安倍 睦*; 建石 剛*; 舛形 剛*

JNC TJ8400 2002-002, 71 Pages, 2002/02

JNC-TJ8400-2002-002.pdf:20.8MB

高レベル放射性廃棄物の地層処分では、オーバーパックには1000年の核種閉じ込め性が要求される。候補材料の一つであるチタンでは、地下深部本来の環境とされる還元性雰囲気での水素脆化挙動が寿命予測の課題である。本研究では電解化学試験によってチタンに水素吸収処理を行い、吸収水素量をパラメーターとして機械的強度の劣化を引張試験、曲げ試験および衝撃試験で調べた。動的な応力を負荷(衝撃試験)した場合では、1000ppmの水素吸収量で明らかに水素脆化による機械特性の劣化が認められたものの、静的な応力を負荷(引張試験および曲げ試験)した場合では、ミクロ組織レベルで水素化物由来の割れが観察されたが、水素脆化による機械特性の顕著な劣化は認められなかった。また、低酸素濃度条件でのチタン試験片の浸漬試験で水素発生型腐食による発生水素量とチタン材の水素吸収量を比較した結果、水素ガス発生量から求めた腐食速度が10 SUP-4 $$mu$$m/年オーダーに対して、水素吸収量から求められた腐食速度は10 SUP-2 $$mu$$m/年と見積られ、発生する水素はほとんどチタンに吸収されると考えられた。チタン複合オーバーパックの強度部材である炭素鋼の腐食速度は、腐食生成物のマグネタイトが堆積することにより加速されると考えられるが、その腐食速度の加速に対する水素ガス発生反応の寄与率は約60パーセントと見積られた。

報告書

金属系廃棄物からのガス発生評価(IV)-処分施設閉鎖直後の条件におけるガス発生速度の取得・評価-(研究委託内容報告書)

和田 隆太郎*; 西村 務*; 稲葉 雅之*; 藤原 和雄*; 建石 剛*

JNC TJ8400 2000-040, 171 Pages, 2000/02

JNC-TJ8400-2000-040.pdf:19.51MB

TRU廃棄物を構成する金属材料の腐食による水素ガス発生量を定量的に評価することを目的として、平成10年度に引続いて完全密閉容器方式(ガラス製アンプル中に試験溶液と試験片を封入して恒温に保持)によるガス発生評価試験を行った。本年度は、処分施設閉鎖直後の酸素が残存する条件下において、ジルカロイ、ステンレス鋼、炭素鋼の腐食によるガス発生評価試験を行った。(1)高酸素条件下の模擬地下水中(pH8$$sim$$13.5)においてステンレス鋼(SUS304)の腐食による水素ガス発生率は酸素濃度20%の場合は0.01$$sim$$0.15$$mu$$m/y、酸素濃度1%の場合は$$<$$0.1$$mu$$m/yの範囲にあった。(2)高酸素条件下の模擬地下水中(pH8$$sim$$13.5)において炭素鋼(SPHC)の腐食による水素ガス発生率は30$$sim$$180日間浸漬後には等価腐食速度で溶液組成に依存して酸素濃度20%の場合は、約0.02$$sim$$12$$mu$$m/y、酸素濃度1%の場合は$$<$$0.3$$mu$$m/yの範囲にあり、溶液のpH間の序列はpH8$$>$$$$>$$pH10$$>$$pH13.5$$>$$pH12.5の順であった。(3)高酸素条件下の模擬地下水中(pH8$$sim$$13.5)においてジルカロイ(Zry-4)の腐食による水素ガス発生率は、30$$sim$$180日間浸漬後の等価腐食速度は0.004$$mu$$m/y以下であった。(4)ステンレス鋼、炭素鋼、ジルカロイのいずれも酸素消費型の腐食速度が水素ガス発生型の腐食速度よりも顕著に大きいことが分かった。

報告書

金属系廃棄物からのガス発生評価,IV; 処分施設閉鎖直後の条件におけるガス発生速度の取得・評価,(研究概要)

和田 隆太郎*; 西村 務*; 稲葉 雅之*; 藤原 和雄*; 建石 剛*

JNC TJ8400 2000-039, 77 Pages, 2000/02

JNC-TJ8400-2000-039.pdf:12.25MB

TRU廃棄物を構成する金属材料の腐食による水素ガス発生量を定量的に評価することを目的として、平成10年度に引続いて完全密閉容器方式(ガラス製アンプル中に試験溶液と試験片を封入して恒温に保持)によるガス発生評価試験を行った。本年度は、処分施設閉鎖直後の酸素が残存する条件下において、ジルカロイ、ステンレス鋼、炭素鋼の腐食によるガス発生評価試験を行った。(1)高酸素条件下の模擬地下水中(pH8$$sim$$13.5)においてステンレス鋼(SUS304)の腐食による水素ガス発生率は酸素濃度20%の場合は0.01$$sim$$0.15$$mu$$m/y、酸素濃度1%の場合は$$<$$0.1$$mu$$m/yの範囲にあった。(2)高酸素条件下の模擬地下水中(pH8$$sim$$13.5)において炭素鋼(SPHC)の腐食による水素ガス発生率は30$$sim$$180日間浸漬後には等価腐食速度で溶液組成に依存して酸素濃度20%の場合は、約0.02$$sim$$12$$mu$$m/y、酸素濃度1%の場合は$$<$$0.3$$mu$$m/yの範囲にあり、溶液のpH間の序列はpH8$$>$$$$>$$pH10$$>$$pH13.5$$>$$pH12.5の順であった。(3)高酸素条件下の模擬地下水中(pH8$$sim$$13.5)においてジルカロイ(Zry-4)の腐食による水素ガス発生率は、30$$sim$$180日間浸漬後の等価腐食速度は0.004$$mu$$m/y以下であった。(4)ステンレス鋼、炭素鋼、ジルカロイのいずれも酸素消費型の腐食速度が水素ガス発生型の腐食速度よりも顕著に大きいことが分かった。

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