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大谷 恭平; 塚田 隆; 上野 文義
no journal, ,
既報では福島第一原子力発電所の格納容器内部を模擬した気液交番環境で炭素鋼の腐食速度は常時水中の場合より3倍以上速いことを明らかにした。本発表では、気液交番環境中で鋼材表面に形成させた鉄さび層の構造を断面観察および分析により解析し、気液交番環境における鋼の腐食加速機構について報告する。浸漬試験後の試験片断面写真より、鉄さびの厚さは約500um以上で、最外層に光顕では橙色のさび層が、その下部には密なさび層が確認できる。顕微ラマン分光分析より、外側の橙色の層は
-FeOOHで、密な層はFe
O
であることがわかった。すなわち、鉄さび層の最外部では最初に-FeOOHが形成し、その後FeOへのカソード還元が生じたと考えられる。素地Fe/鉄さび界面では局部的な腐食が生じており、その界面付近にはClの濃縮が確認された。すなわち、さび層下部では塩化物イオンの濃縮により、再不動態化が阻害されて鉄のアノード溶解反応が促進されたと考えられる。以上より、気液交番環境では鉄さび層上部でカソード反応が下部ではアノード反応が促進されることで電気化学反応が相乗的に加速され、腐食速度は全浸漬回転の条件より速くなったと推察する。
北山 彩水; 谷口 直樹; 三ツ井 誠一郎
no journal, ,
オーバーパックは周囲をベントナイトで囲んだ状態で処分施設に定置される。近年検討がなされている沿岸海底下における地層処分で想定される地下水には炭素鋼製オーバーパックの不働態化条件に影響を与える化学種が存在すると考えられる。よって、本研究では海水に類似する地下水及びこれと降水起源の地下水が混合したような組成をもつ溶液を用いて分極測定を行い、ベントナイト中における炭素鋼の不働態化挙動を調査するとともに、分極曲線から浸漬初期における腐食速度を求めた。
石橋 良*; 池側 智彦*; 田邊 重忠*; 山下 真一郎; 深堀 智生
no journal, ,
福島第一原子力発電所での過酷事故をきっかけに、事故耐性燃料が注目され、各国で検討されている。SiCは、耐熱性が優れ、熱中性子吸収断面積が小さいことから、事故耐性燃料用材料として期待が大きい。しかしながら、SiC材料を燃料被覆管として実際に適用していくには多くの課題が存在し、その一つが炉環境での耐食性である。SiC自体は化学的に安定な物質であるが、SiCが酸化して形成されたSiO
が水中に溶解すると、炉水中のSiOに対する濃度制限を越える可能性があり、これを抑制する必要がある。本報告では、高温水環境でSiC材料から水中へのSiO溶出を抑制することを目的に、SiC材料表面およびSiC材料接合部を対象とした耐食被覆を検討した取り組みを紹介する。
安倍 弘; 高畠 容子; 佐野 雄一; 竹内 正行; 小泉 健治; 山下 真一郎; 坂本 寛*
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冷却材喪失時の過酷条件においても損傷しにくい新型燃料を開発することは、既存軽水炉の事故発生リスクを低減し、安全性を向上させる観点から非常に重要である。従来材料であるジルコニウム合金に替わる候補の一つに、12%Cr, 6%Al酸化物分散強化鋼(以降、FeCrAl-ODS鋼と表記)の開発が進められている。本研究においては、FeCrAl-ODS鋼の実用化に係る技術開発の一環として、核燃料再処理プロセスへの適合性を評価するため、FeCrAl-ODS鋼の腐食挙動に及ぼす硝酸濃度の影響について基礎的な評価を実施した。
安倍 弘; 高畠 容子; 佐野 雄一; 竹内 正行; 小泉 健治; 山下 真一郎; 坂本 寛*
no journal, ,
新型被覆管として開発されている12%Cr, 6%Al酸化物分散強化鋼に関し、核燃料再処理工程での研究の一環として硝酸濃度が腐食挙動に与える影響を評価した。沸騰硝酸中において硝酸濃度の増加に伴い腐食は加速したが、いずれの条件においても耐食性が良好であり活性腐食は発生しなかった。Alについては、Crと共に耐食性に寄与していると予想される。硝酸濃度の増加に伴う腐食の加速は主に不働態保持電流の増大が原因と考えられる。
石島 暖大; 上野 文義; 阿部 仁
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使用済核燃料再処理施設では、異種金属の機器を接続するためステンレス/タンタル(Ta)/ジルコニウム(Zr)の異材接合継ぎ手が使われている。これらの材料の内、TaはNaOH水溶液中において腐食することが報告されているが、一方でTaのその様な環境における腐食挙動の時間依存性を検討した例は少ない。そこで本研究では、室温の異なる濃度のNaOH水溶液中にて浸漬腐食試験および電気化学測定を実施し、腐食挙動の時間変化を検討した。その結果、6mol/LのNaOH水溶液中では腐食速度が時間とともに減少することが示された。また、この挙動は電気化学測定結果より浸漬中にTa表面に皮膜が生成・成長したことが原因である事が示唆された。さらに、浸漬試験後の皮膜表面組織をラマン分光法により解析した結果、Ta表面に生成した皮膜はNa
Ta
O
・24.5HOであることを明らかにした。以上の結果は、TaのNaOH水溶液中における腐食速度の減少は、浸漬中に生成するNaTaO・24.5HO沈殿皮膜がTaの溶出を抑制することが原因であることを示していると考えられる。
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*
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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。
相馬 康孝; 小松 篤史; 上野 文義; 稲垣 博光*
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高温水中におけるステンレス鋼すき間内の溶液環境を知ることは、応力腐食割れ(SCC)のメカニズムを解明する上で重要である。われわれはこれまでに、溶存酸素を含む高温水中に浸漬したステンレス鋼のすき間内においては、すき間外(バルク水)が高純度水であっても、すき間内溶液の導電率(
crev)がバルク水のそれよりも最大で2桁以上大きい値を示すことを報告した。すき間内溶液導電率が大きく上昇することは、き裂先端部のアノード溶解挙動を、外界とのガルバニックカップリングの観点から理解する上で重要である。しかしながら、高純度水中においてcrevが上昇するメカニズムは明らかではない。そこで本研究では、外部環境因子として、バルク水の導電率と溶存酸素濃度を変化させ、crevの応答挙動を分析することによりcrevの上昇メカニズムを考察した。温度288
Cの高温高圧水中におけるSUS316Lステンレス鋼のすき間内溶液導電率(crev)のDO濃度変動に対する応答挙動を、バルク水が純水および薬液添加状態で分析した結果、以下の結論が得られた。(1)crevは低DO濃度域(300ppb程度以下)では電位と共に上昇し、電位がcrev上昇の駆動力と考えられた。一方、それ以上の高DO域では電位に対して単調増加とはならなかった。(2)crevの最大値はバルク水の導電率に関わらず、ほぼ一定値を示したことから、すき間内環境は何らかの平衡反応で決定されていると推測された。(3)バルク水が高純度の場合、DO濃度の上昇によりcrevはすき間の奥行きに依存せずほぼ同時に上昇した。このことから、鋼材そのものがアニオン源として寄与する可能性が推測された。