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本田 卓*; 山口 新吾*
JNC TJ8400 2000-007, 200 Pages, 2000/02
JNC-TJ8400-2000-007.pdf:14.84MB
数百年以上にわたって土壌中に埋もれていた鉄製の考古遺物は、腐食による厚い錆層に覆われており金属鉄の残存状態や原形の推定が極めて難しい。本研究では約500
1,000年前の遺跡から発掘された釜、短刀、釘などを対象に研究を実施した。(1)X線CT計測により錆層と鉄とを高精度に分離計測でき、更に鉄が残存しない場合も原形状を推定できること等を明らかにした。また、X線透過試験との比較も行った。(2)密度測定、付着物の化学分析を実施し、X線CT計測により得られた錆厚さから腐食量及び腐食速度の推定を行った。(3)同年代の鉄滓を評価し、古代鉄と現在の炭素鋼の性状の違いについて検討した。
下郡 一利*; 泊里 治夫*; 小田 正彦*; 藤原 和雄*; 舛形 剛*
PNC TJ1074 98-002, 270 Pages, 1998/02
銅は還元性条件下では熱力学的に腐食しない事が知られている。従って、地下深部本来の環境である還元性環境下において、銅にオーバーパック候補材料としての優位性が与えられる。しかし、処分開始直後には比較的酸化性の環境になるため局部腐食発生の可能性が考えられる。そこで、本研究では酸化性環境下における銅の局部腐食発生の臨界条件を明らかにする事を目的として、80度Cにおける脱気炭酸塩溶液含浸ベントナイト中及び脱気炭酸塩溶液中での60日間の電気化学的試験ならびに暴気炭酸溶液含浸ベントナイト中及び暴気炭酸塩溶液中での60日間の自然浸漬試験を行い、溶液中のイオン濃度ならびに電位と腐食状況との関係を整理し、銅の局部腐食発生の臨界条件の検討を行った。その結果、ベントナイト無しの場合、高腐食性溶液(HCOSUB3/SUPー/S0/SUB4/SUP2-
l、高濃度Cl/SUP-)中は勿論のこと、低腐食性溶液(HC0/SUB3/SUP-/S0/SUB4/SUP2-
l)に塩素イオン及び硫酸イオン濃度を高めた溶液中においても、淡水や給湯環境中での孔食臨界電位である。"0.115VVSSCEat 60度C(=0.296VvsSHE at 80度C)"以上では局部腐食発生の可能性があるが、ベントナイト有りの場合には、高腐食性溶液中における高電位印加以外の条件では、局部腐食発生の可能性は低いものと考えられる。また、大気平衡下での自然竜位は高くとも上記臨界電位近傍であり、実環境中では酸素の消費も生じるため、局部腐食発生の可能性は更に低いと推察された。
遠藤 和豊*
PNC TJ1639 97-001, 40 Pages, 1997/03
地下水は長期間にわたってベントナイトに接触すると化学反応を起こし、その化学組成を変化させる。そして、地下水は炭素鋼のオーバーパック表面に達すると炭素鋼を腐食させる。このときの地下水の化学組成は、炭素鋼の腐食に関わる条件を得るために重要である。このような地下水の化学組成や腐食生成物の正確な知見を得るために、さまざまな条件下での鉄-地下水-ベントナイトの化学的相互作用を評価するため、メスバウアー分光法を用いて検討した。さらに、ベントナイト共存下におけるオーバーパック腐食生成物の存在形態を理解するために、ベントナイトクニゲルV1およびクニピアFを各種金属塩の水溶液に浸漬した場合の鉄化学種の変化をメスバウアー分光法で検討した。蒸留水、60
で7日間の浸漬実験をおこなった。用いた金属塩は硫酸銅、硫酸ニッケル、塩化コバルト、硫酸アルミニウム、塩化カルシウム、塩化カリウム、水酸化ナトリウムである。その結果、ベントナイト中の鉄の化学形態はクニピアFでは常磁性三価二成分、二価一成分、クニゲルV1では三価一成分、二価二成分に解析され、金属イオンを含む溶液では相対的に三価成分が多くなって観測された。
辻川 茂男*; 瀬尾 眞浩*; 杉本 克久*; 水流 徹*; 柴田 俊夫*; 山川 宏二*
PNC TJ1560 97-001, 210 Pages, 1997/03
これまで動燃事業団が実施してきたオーバーパックに関する研究成果についてレビューし評価を行ったのに引き続き、腐食防食協会の中に専門家による委員会を継続した。腐食科学の観点から、材料選定の考え方、実験方法、寿命評価手法など、より具体的な指針として役立てるべく、個別現象解析モデルの研究をおこなった。本書が、今後の研究開発の過程で利用され、オーバーパックに関する研究に役立つことを期待するものである。
遠藤 和豊*
PNC TJ1639 96-001, 52 Pages, 1996/03
本研究では、接触する水溶液に着目し、地下の低酸素条件を模擬した窒素雰囲気下でベントナイト共存下及びベントナイト非共存下での鉄粉と水溶液の反応実験を行ない、メスバウアー分光法により鉄の化学状態について検討した。炭素鋼オーバーパックが地下水と接触した際に生ずる腐食生成物を分析した。鉄粉-ベントナイト-溶液(蒸留水、人工海水)混合物、鉄粉-ベントナイト比(1:1)で鉄粉-溶液比が2ml/gおよび10ml/gの試料を作成、メスバウアースペクトルを観測した。その結果、鉄粉末の蒸留水、人工海水系による腐食生成物としてマグネタイトの生成がわずかではあるが観測された。また、オーバーパックの外側の緩衝剤として用いられるベントナイト(クニピアF、クニゲルV1)の蒸留水に対する変質をその中に含まれる鉄の化学状態の変化から検討した。その結果、クニピアFでは三価二成分、二価一成分、クニゲルV1では三価一成分、二価二成分で解析され、どちらの試料も変質により三価成分が多くなった。さらに80Kから300Kの範囲で温度変化による二価および三価の強度変化を測定した結果、二価成分の温度依存性の大きいことが明かになった。
辻山 茂男*; 瀬尾 眞浩*; 杉本 克久*; 水流 徹*; 柴田 俊夫*; 山川 宏二*
PNC TJ1560 96-001, 147 Pages, 1996/03
これまで動燃事業団が実施してきたオーバーパックに関する研究成果についてレビューし評価を行ったのに引き続き、腐食防食協会の中に専門家による委員会を継続した。腐食科学の観点から、材料選定の考え方、実験方法、寿命評価手法など、より具体的な指針として役立てるべく、個別現象解析モデルの研究をおこなった。本書が、今後の研究開発の過程で利用され、オーバーパックに関する研究に役立つことを期待するものである。
石川島播磨重工業*
PNC TJ1150 94-001, 19 Pages, 1994/03
放射性廃棄物地層処分においてオーバーパックが置かれる腐食環境の特性を評価するために、含水ベントナイト中の酸化還元電位、pH、炭素鋼の自然腐食電位の経時変化を、クニピアF、模擬地下水を用い、無酸素環境と大気雰囲気下で測定した。そして得られたデータから、pH、Eh、自然腐食電位の相関関係、炭素鋼の不働態化臨界pH及び炭素鋼の腐食形態と環境特性の相関関係を検討した。また炭素鋼共存下での含水ベントナイト中に沈殿する鉄鉱物の同定手法を開発するために、透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて、ベントナイト中の沈殿固相の同定を行った。
油井 三和; 武田 精悦; 小室 光世*; 牧野 仁史; 澁谷 朝紀; 梅木 博之; 石黒 勝彦
PNC TN8410 92-166, 174 Pages, 1992/09
本報告書は、高レベル廃棄物地層処分システムの性能評価上重要な、地質環境条件の一つである地下水の地球化学的特性に関して、考察を行ったものである。地下水の地球化学特性を性能評価の観点から把握するため、まず地下水の地球化学的特性に係わる因子を抽出した。次いでこれらの重要な因子に対して、一般的に適用可能と考えられる理論や実測データに基づく地球化学プロセスのモデル化を行った。その結果、地下水の起源と地下水-岩石反応の進展を考慮した地球化学平衡モデルにより、我が国の多岐にわたる地下水組成について、性能評価の観点から以下の5種類のモデル地下水を設定することができた。
本田 明; 野高 昌之*; 鶴留 浩二; 井上 邦博*; 石川 博久; 佐久間 秀樹
PNC TN1410 92-059, 96 Pages, 1992/07
(目 的)オーバーパックの有力候補材料である炭素鋼で、実スケールの自己しゃへい型オーバーパックを設計・試作し、設計・製造プロセスでの技術的課題を抽出する。(内容)処分深度1000m程度を想定して、地圧27.5PMa(垂直)、27.554.9MPa(水平)、温度150度Cの条件で円筒型オーバーパックを設計した。材質は、SFVC1(圧力容器用炭素鋼鍛鋼品)を選定し、ASME-CODE-Sec.IIINEによる強度計算の結果、必要肉厚は212mmとなった。しゃへい解析に対する余裕(210mm必要)および腐食代を考慮し、肉厚を300mm(腐食代50mm)とした。製造技術上の課題は、蓋部の接合方法である。今回の検討では電子ビーム溶接の適用が有望と考えられ、施工試験により肉厚200mmの健全溶接が可能であることを確認した。(今後の課題)オーバーパックの製造技術は、現状の技術水準で十分成立可能であるが、蓋部の溶接方法の確認を行っておく必要がある。現状で有力な電子ビーム溶接を中心に、溶接システムおよび品質保証方法を確立しておくことが重要である。
本田 明; 鶴留 浩二; 井上 邦博*; 小畑 政道*; 石川 博久; 佐々木 憲明
PNC TN8410 92-139, 105 Pages, 1992/05
高レベル放射性廃棄物(ガラス固化体)の地層処分において、人工バリアとしてオーバーパックの使用が考えられており、候補材料の挙動評価のための研究を実施中である。本資料は、オーバーパック候補材料の選定と候補材料のひとつである炭素鋼製のオーバーパックの現時点での長期寿命評価についてまとめたものである。オーバーパック候補材料としては、処分環境での耐食性等の検討から、研究の順序として炭素鋼を第一候補材料とし、銅、チタン、ニッケル基合金、高ニッケル合金も候補材料として選定した。炭素鋼オーバーパックの寿命評価は、酸素・水・バクテリアによる腐食量を評価して合算する方法を用いて行った。酸素については、処分孔に残留しうる酸素量を求め酸素富化による加速試験データから浸食量を評価した。水については、脱気条件での腐食速度を1000年間外挿して評価した。バクテリアについては、硫酸塩還元菌の寄与を評価した。これらの評価結果から、現時点での炭素鋼オーバーパックの腐食評価として、32mm/1000年とした。
not registered
PNC TJ1150 92-003, 136 Pages, 1992/02
高レベル放射性廃棄物の地層処分に使用されるオーバーパック容器の有力な候補材料の一つと考えられているチタンの長期の健全性に対する阻害要因は地下水によるすきま腐食が主たるものと考えられているので、これに対する検討が極めて重要である。本研究では、チタンの長期腐食挙動を評価する上で重要と考えられるすきま腐食発生下限界電位の評価の一環として、塩化物環境のすきま腐食再不働態化電位に及ぼす他のアニオン、即ちSO42-及びHCO3-の2種類のアニオン、共存の影響を評価するとともに、塩化物以外のハロゲン環境としてBr-環境でのすきま腐食再不働態化電位を評価した。一方、チタンとともにオーバーパックの有力な候補材料と考えられる炭素鋼については処分環境における炭素鋼のマクロセル腐食について、その生成プロセスの理解を深めるとともにモデル化を行った。
藤田 朝雄; 五月女 敦; 原 啓二; 納多 勝
PNC TN1410 92-053, 30 Pages, 1992/01
地層処分の性能評価のためのニアフィールド環境条件を明らかにする観点から人工バリアの構造力学条件に係る緩衝材の浸潤・膨潤変形挙動・緩衝材中のオーバーパックの沈下挙動の概略的な評価検討を行った。緩衝材の浸潤・膨潤変形挙動をモデル化し、それを用いて人工バリアにおける緩衝材の浸潤・膨潤変形挙動の解析検討を行い、オーバーパック周りの緩衝材が飽和に達する再冠水時間及び浸潤にともなう膨潤圧力の経時変化を示した。また、緩衝材中の間隙水の排水を考慮した2種類のモデルを用いて緩衝材が飽和した後の長期的なオーバーパックの沈下解析を実施、緩衝材はオーバーパックの空間的な位置を保持し得るという結果を得た。
斉藤 茂幸
PNC TN1410 91-079, 704 Pages, 1991/10
本報告書は、平成3年6月27,28日に東海事業所において開催した「性能評価研究情報交換会」における研究発表内容及び討論内容をまとめたものである。本情報交換会は、地層処分の性能評価研究に従事している研究者間の研究交流を目的として実施したものであり、参加した専門家や研究者は、個々の研究分野ごとに集って、研究を発表しあい、その発表内容や関連した内容に関する討論を行って、現在実施している研究上の問題点を明らかにするとともに、今後の研究方向や研究内容の明確化を図った。