高レベル放射性廃棄物地層処分環境におけるチタン不働態皮膜のカソード劣化過程

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10450266
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 原 信義 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (40111257)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 赤尾 昇 東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (80222503) ; 杉本 克久 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (80005397)
• Keywords: 高レベル放射性廃棄物 / 地層処分 / ベントナイト / オーバーパック / チタン / 不働態皮膜 / 膜厚 / 化学組成

Research Abstract

高レベル放射性廃棄物の地層処分環境におけるチタン製オーバーパックの腐食挙動を明らかにすることを目的として,還元性の模擬ベントナイト接触水中におけるチタン表面酸化皮膜の変質過程について検討し、以下のような成果を得た。
1.長期間浸漬による腐食電位変化の測定と表面皮膜性状変化の解析:昨年度に開始したベントナイト接触水+0〜0.5M-NaCl溶液(温度:50℃,95℃)中での浸漬腐食試験を継続し,腐食電位と表面皮膜性状の変化を調べた。その結果,腐食電位はほぼ一定であり,NaCl濃度の影響もほとんどないことが分かった。皮膜性状の中では化学組成に変化が見られ,時間の経過と共にOH結合の割合が僅かずつ増加した。
2.空気中生成皮膜のカソード劣化挙動に及ぼす皮膜生成条件の影響:カソード劣化挙動が空気中生成皮膜の生成条件によってどのように変化するかを知るために,まず温度(50℃および100℃)と湿度(40%と80%)の異なる空気中におけるTiの酸化皮膜成長過程を解析した。その結果,皮膜の厚さは温度と湿度によらずほとんど〃同じであるが,温度と湿度が高いと,皮膜中の低原子価Tiの割合が増すことが分かった。次いで,これらの皮膜を模擬ベントナイト接触水中で電気化学的カソード分極し,皮膜性状の変化を解析した。その結果,電位が-0.8V以下になると,膜厚は減少し,皮膜の屈折率は低下,吸収係数は増加するが,このような皮膜変質挙動は空気中生成皮膜の形成条件によらずほぼ同じであることが分かった。