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論文

Effects of potential on the electrical conductivity of a solution within a crevice of stainless steel in high-temperature water

相馬 康孝; 小松 篤史; 上野 文義

Corrosion, 78(6), p.503 - 515, 2022/06

https://doi.org/10.5006/3187
 被引用回数：0 パーセンタイル：0(Materials Science, Multidisciplinary)

高温水中におけるステンレス鋼の応力腐食割れ(SCC)を理解するためにはすき間部における溶液の性質を、電位(ECP)の関数として理解することが重要である。本研究ではSUS316Lステンレス鋼すき間内の溶液導電率($$sigma$$$$_{crev}$$)の測定を288$$^{circ}$$C、8MPa、主要なアニオンとして約10ppbのCl$$^{-}$$を含有する水中で行った。$$sigma$$$$_{crev}$$のその場測定は、すき間幅15$$mu$$mおよび奥行き23mmの直方体すき間において、異なるすき間深さ位置に設置した電気化学センサーにより実施した。ECPを-0.49V (vs. standard hydrogen electrode at 288$$^{circ}$$C, 8MPa)から-0.12Vに増加させたところ、$$sigma$$$$_{crev}$$は開口部から21mmの距離において12$$mu$$Scm$$^{-1}$$から160$$mu$$Scm$$^{-1}$$まで上昇した。$$sigma$$$$_{crev}$$の上昇は約0.15Vで最大値(約300$$mu$$Scm$$^{-1}$$)を示したのちは電位上昇と共に減少する傾向を示した。本現象は電気化学反応を考慮した有限要素法解析により定量的に再現することができた。すなわち、比較的低電位ではCl$$^{-}$$が主要なすき間内への電気泳動種となり、ECP上昇により$$sigma$$$$_{crev}$$は単調に増加し、同時にpHも低下すると考えらる。一方、ECPが0V近傍を超えると過不働態溶解によって発生したHCrO$$_{4}$$$$^{-}$$もすき間内へ十分な量が泳動する。本化学種はCl$$^{-}$$とは異なり酸化性が強いことから、金属カチオンと反応してそれを酸化沈殿させ、導電率を下げるものと推測された。

論文

電気化学インピーダンス法を用いた支持電解質添加のない高温・高圧水中における腐食環境評価

佐藤 智徳; 山本 正弘; 塚田 隆; 加藤 千明

材料と環境, 64(3), p.91 - 97, 2015/03

https://doi.org/10.3323/jcorr.64.91

沸騰水型軽水炉(BWR)一次冷却系の冷却水は、水質管理により高純度な水質が維持される。さらに、水の放射線分解により生成される過酸化水素が酸化剤種として存在している。そこで、このような高温水中でのステンレス鋼のさらされている腐食環境を評価するため、支持電解質を添加せず、過酸化水素のみを添加した高温純水中に浸漬させたステンレス鋼の電気化学インピーダンス測定を実施した。過酸化水素の濃度条件を変えて測定した結果、測定された電気化学インピーダンスに顕著な変化が確認された。取得した結果の等価回路解析により、溶液抵抗、分極抵抗を同定した。同定された溶液抵抗をもとに、作用極と対極間の電流線分布に関して3次元有限要素法による解析を実施し、セル定数の補正を実施した結果、導電率として4.4$$times$$10$$^{-6}$$S/cmが取得された。過酸化水素濃度を変化させた時の分極抵抗の変化から、分極抵抗の逆数が過酸化水素濃度の一次関数となることが示された。これは、ステンレス鋼表面の腐食電流が過酸化水素の拡散限界電流により決定されていることを示している。過酸化水素の高温水中での拡散係数の同定を実施した結果、1.5$$times$$10$$^{-4}$$cm$$^{2}$$/sが取得された。これは沸騰水型軽水炉条件における過酸化水素の拡散係数として従来用いられた酸素の高温水中での拡散係数の約2倍となった。

論文

臨海砂質地層における放射性核種の分配係数に及ぼす地下水中イオン組成の影響

田中 忠夫; 山本 忠利; 加藤 正平; 風間 広志*

日本原子力学会誌, 33(4), p.373 - 380, 1991/04

https://doi.org/10.3327/jaesj.33.373
 被引用回数：2 パーセンタイル：31.89(Nuclear Science & Technology)

海岸に隣接する砂質地層(通気層および帯水層)における$$^{60}$$Co、$$^{85}$$Srおよび$$^{137}$$Csの分配係数の分布を測定した。さらに、分配係数と地下水のイオン組成との関係を明らかにするため、分配係数に及ぼすpH、導電率およびK$$^{+}$$、Na$$^{+}$$、Mg$$^{2+}$$、Cu$$^{2+}$$、Cl$$^{-}$$、HCO$$_{3-}$$、SO$$_{42-}$$等の共存イオン濃度の影響を調べた。分配係数は3核種ともに海岸に近い地点の砂層ほど小さくなる傾向を示した。$$^{85}$$Srの分配係数は、通気層に比較して帯水層で著しく減少した。これは地下水中に含有されるMg$$^{2+}$$、およびCa$$^{2+}$$に起因していることを明らかにした。さらに、分配係数に与える共存イオン濃度の影響に基づいて地下水のイオン組成から算定した分配係数と実測値の間には十分に良い一致が見られた。したがって、臨海砂層における分配係数の分布を地下水のイオン組成の分析から推定可能であることが見出された。

論文

ガンマ線照射による放射線遮へい窓ガラス内の電荷蓄積

田中 隆一; 中村 義輝; 須永 博美; 鷲野 正光; 松本 明*; 苅谷 道郎*

EIM-82-24, p.9 - 18, 1982/00

放射線遮へい用の窓ガラスが放射線により破損事故を起すことはすでに20年前から報告されている。原因はガラス内の空間電荷蓄積により放電破壊を起すためと考えられているが、電荷蓄積の機構については全く未解決のまま残されている。われわれは絶縁体バルク内の電子平衡下でもコンプトン電子の前方放出と$$gamma$$線の減衰に起因する負電荷の推積があることを見出し、この問題の定性的かつ定量的な解明を試みた。電荷蓄積挙動の計算は一次元モデルを仮走し、理論的に得られた電荷推積率分布と実験的に得られた非照射下導電率、放射線誘起導電率をもとにしてポアッソン方程式を解くことによって行われた。その結果、飽和電界はMV/cmレベルに達し、それが線量率と温度に依存することがわかった。一方ガラス試料の耐放射線性を調べる照射実験では放電破壊を起すものと起さないものに分かれたが、この結果は計算結果とよく対応し、遮へいガラスの耐放射線性を解析計算によって評価し得る可能性が出てきた。

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