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坂入 正敏*; 小野澤 健人*; 大谷 恭平; 上野 文義
no journal, ,
現在、格納容器内部は低酸素環境であるため腐食は顕在化していないが、廃炉作業の遂行にあたり酸素の流入による水膜下腐食の顕在化が懸念されている。水膜下の腐食は、その厚さにより大きく異なるため、水膜下における鋼の腐食機構を解明し、防食技術を確立することが必要とされている。そのためには、厚さを制御した組成の異なる水膜中における電気化学挙動を詳細に調査する必要がある。そこで本研究の目的は、水膜厚さと腐食抑制剤が炭素鋼の電気化学挙動に及ぼす影響を調査することとした。
鈴木 宏幸*; 北山 彩水; 三ツ井 誠一郎; 谷口 直樹
no journal, ,
地層処分における炭素鋼オーバーパック周囲の環境条件は処分場の地質環境に応じて多様なケースが想定されるとともに処分場閉鎖後の状態変遷によっても変化する可能性がある。本研究では、このような環境条件における炭素鋼の腐食挙動を把握することを目的として、オーバーパックの周囲に施工される緩衝材を想定したベントナイト・珪砂混合体中で条件を変えた浸漬試験を従来の環境条件の想定範囲を超える温度や水質などを含め幅広い条件で実施し、腐食挙動への影響を評価した。
谷口 直樹; 北山 彩水; 川崎 学*; 中山 雅; 大野 宏和; 三ツ井 誠一郎; 鈴木 宏幸*
no journal, ,
高レベル放射性廃棄物の地層処分において、処分場閉鎖後の初期は緩衝材の再冠水などオーバーパック(以下、「OP」)周囲の環境条件が過渡的な状況になると想定される。このような比較的環境条件の変化が大きい過渡的な期間から変化が緩慢な状態に至る過程での炭素鋼OPの腐食挙動を把握するため、幌延深地層研究センターの地下研究施設(以下、「幌延URL」)に模擬OP、その周りに緩衝材(ベントナイト・珪砂混合体)を設置して原位置腐食試験を実施した。緩衝材には腐食センサーを設置して腐食モニタリングを行うとともに、試験後は模擬OPと緩衝材を回収・解体して腐食状況を調査した。また、得られた腐食データを用いて既往の炭素鋼OPの腐食量評価手法の妥当性を検証した。
亘 真吾*; 北山 彩水; 三ツ井 誠一郎; 谷口 直樹; 木村 航*; 梶山 浩志*
no journal, ,
使用済燃料の直接処分における処分容器の長寿命化を目的として純銅の適用が検討されている。純銅は、一般的に低酸素濃度の水溶液環境では熱力学的な安定性によりほとんど腐食は進展しないが、硫化物濃度条件によっては、熱力学的安定性を失い腐食が進展する。本研究では、硫化物が存在する処分環境を模擬して種々の硫化水素濃度のガスを吹き込んだ条件での純銅の腐食進展挙動を把握するための浸漬試験および応力腐食割れ挙動を把握するためのUベンド試験を実施した。
三ツ井 誠一郎; 川喜田 竜平; 石寺 孝充
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地層処分の評価では、数百年から数万年以上の極めて長い時間スケールを扱う。一方、我々が行う実験は長くて20年程度に限られ、地層処分で想定される長期の現象を十分には模擬できていない可能性がある。ナチュラルアナログ研究は、地層処分で想定される現象に類似した自然現象の研究により、長期の時間スケールで進行する現象の理解や、実験等に基づいて作成したモデル等の長期予測への適用性の評価を目指すものである。炭素鋼製オーバーパックの腐食挙動について、数年から10年程度の浸漬試験における腐食量の経時変化がべき乗則で近似できること、シデライトなどの保護性の高い腐食生成物皮膜が試験片表面に観察されることなどから、腐食生成物皮膜による腐食反応抑制効果により説明できるとされている。しかしながら、数百年を超えるような長期の腐食挙動においてもこの効果が適用できることを浸漬試験結果のみで議論することは困難と考える。本研究では、考古学的鉄製品をナチュラルアナログとした調査により、腐食生成物皮膜による腐食反応抑制効果の考え方が数百年を超える長期の時間スケールにおいても適用可能であることを示唆する結果を得た。
佐藤 智徳; 端 邦樹; 五十嵐 誉廣; 大谷 恭平; 加藤 千明
no journal, ,
高レベル放射性廃棄物の地層処分過渡期におけるオーバーパック外表面の腐食環境は、ベントナイトに浸透した地下水環境にあり且つ地下水は放射線環境下にあると推定される。そのため、腐食環境の把握にはベントナイトの寄与を考慮した水の放射線分解評価が重要な要素の1つであると考えられる。そこで本報では、水の放射線分解におけるベントナイトからの溶出およびベントナイト共存の寄与に関して検討を行った結果を報告する。
大谷 恭平; 五十嵐 誉廣; 上野 文義
no journal, ,
膜厚を制御した流動液膜を作成できる新たに開発した液膜流下装置によって、流動液膜下における金属材料の 腐食挙動に及ぼす液膜厚さおよび流速の影響を電気化学的に明らかにした。
三好 優磨*; 井上 博之*; 三ツ井 誠一郎; 土橋 竜太*
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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。
端 邦樹; 佐藤 智徳; 加藤 千明; 佐藤 修彰*
no journal, ,
水に放射線が照射されると放射線分解(ラジオリシス)を起こし、酸素(O
)や過酸化水素(HO)といった酸化剤が生成する。この酸化剤の生成挙動は放射線の種類や溶存酸素等の液相中の成分等の複数の因子の影響を受けて複雑に変化するため、ラジオリシスが腐食に与える影響を評価するためには、条件毎の丁寧な計算が必要となる。東京電力福島第一原子力発電所(以下、1F)のプラントの格納容器内に存在する燃料デブリには、Pu等のアルファ線源が含まれている。デブリ取出し時に切削を行うと、アルファ線源を含むデブリ微粒子の発生が想定される。このような状況でこの微粒子が構造物や配管等の材料表面に沈殿・付着すると、材料が局所的なアルファ線照射環境にさらされることになる。本研究では、1F建家や各種系統の構造材料の腐食への燃料デブリ由来のアルファ線の影響評価に資するため、燃料デブリ中のアルファ核種の種類や放射能量を推定したうえで、そこから放出されるアルファ線の線量率を推定し、アルファ線に起因するラジオリシス由来の酸化剤生成量を見積もった。また、酸化Pu粉末を用いた腐食電位測定により、実際のアルファ線による腐食への影響を実験的に確認した。その結果、アルファ線の飛程は約40
mと短いものの、HOの拡散により、ラジオリシス影響は飛程を超えて数百m
数mmの範囲に及ぶことが分かった。今回の評価は燃料デブリ近傍を対象とした微視的な評価結果であり、実際の1F各号機の建屋内環境の評価の際には、循環する冷却水による希釈効果や流速の影響等を考慮する必要がある。
青山 高士; 佐藤 智徳; 上野 文義; 加藤 千明; 佐野 成人; 山下 直輝; 五十嵐 誉廣
no journal, ,
溶存Sr-90及びCs-137が炭素鋼の腐食挙動に及ぼす影響を調査するため、Sr-90及びCs-137がそれぞれ溶存する10mM NaCl中で炭素鋼の腐食電位を測定した。また、錆層中の放射性物質による腐食影響を調査するため、腐食試験後の炭素鋼にイメージングプレートを露光させて解析することにより、錆層中の放射性物質を検出することを試みた。位変化に違いをもたらすという結果が得られた。
若井 暁*; 平野 伸一*; 上野 文義; 岡本 章玄*
no journal, ,
長期間にわたる廃炉プロセスの完了までには微生物腐食マネージメントを実施する必要があるが、微生物腐食の診断技術はほとんどの環境において未確立である。そのため、我々は、これまでに福島第一原子力発電所(1F)を想定した環境条件での培養試験に基づいた腐食性微生物の活動挙動の調査、微生物群集構造解析に基づいた微生物腐食リスクの調査、1F周辺環境からの腐食性微生物の分離、高腐食性微生物の検出法の開発などを行ってきた。これらを統合することで、1Fにおいてだけでなく様々な微生物腐食リスク環境において微生物腐食マネージメントが可能になるのではないかと考えている。本発表では、これまでに開発してきた要素技術を紹介する。