過酸化水素の高温水中での濃度制御とステンレス鋼の応力腐食割れへの影響の定量化

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13358007
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 内田 俊介 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (60321973)
• 研究分担者: 和田 陽一 株式会社日立製作所, 電力電機開発研究所・N2部, 研究員 ; 佐藤 義之 東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (00005480) ; 飯沼 恒一 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (40005484)
• キーワード: 沸騰水型原子炉 / 冷却系 / 応力腐食割れ / 過酸化水素 / 腐食電位 / 放射線分解 / き裂進展速度

研究概要

1.過酸化水素濃度(H_2O_2)の確認
1)フローセル型ルミノール化学発光法過酸化水素濃度分析装置の主要測定パラメータを最適化し、0.1ppb以上のH_2O_2濃度の迅速定量を可能とした。
2)高温高圧過酸化水素水ループ出口でのH_2O_2濃度を定量し、注入濃度の85%のH_2O_2が残存することを確認し、装置が所定設計性能を有することを確認した。
i)H_2_2O分解抑制に対するPTFEライニングの有効性を確認
ii)オートクレーブ試験片位置でのH_2O_2濃度予測が誤差5%以内の精度で予測可能
2.腐食電位、き裂進展速度測定法の動作確認
1)2週間単位の連続通水試験により、Ag/AgCl外部参照電極基準の腐食電位測定、PDM法による1/4CT試験片のき裂進展速度の測定とも、安定に連続測定できることを確認
3.腐食電位およびき裂進展速度の相関の定量化
1)2週間連続通水試験により、H_2O_2雰囲気での腐食電位ヒステリシス効果を確認
2)試験片表面の酸化被膜の多元表面分析により、H_2O_2酸化雰囲気での酸化物のヘマタイト(α-Fe_2O_3)化を確認すると共に、H_2O_2の表面分解生成種OHの酸化への寄与を確認
3)H_2O_2雰囲気では表面に発達したヘマタイト層の電気抵抗により、アノード分極特性が高電位側にシフトし、腐食電位を高めるが、腐食電流は逆に低下する。このため、き裂進展速度は、腐食電位ではなく、腐食電流を指標として、評価することが妥当との見解を示した。

研究成果

• [文献書誌] S.Uchida, T.Satoh, K.Iinuma, Y.Murayama, Y.Wada, M.Tachibana: "Properties of oxide Film on Stainless Steel Exposed to Hydrogen Peroxide at Elevated Temperature and Their Effects on Electrochemical Corrosion Potential"Pro. 4th Workshop on LWR Coolant Water Radiolysis and Electrochemistry, SFEN, 26 Apr., Avignon, France(2002). (CD version). (2002)
• [文献書誌] M.Aizawa, Y.Chiba, H.Hosokawa, K.Ohsumi, S.Uchida, N.Ishizawa: "A Mechanism for Corrosion Product Deposition on the Carbon Steel Piping in the Residual Heat Removal System of BWRs"J. Nucl. Sci. Technol.. 39. 1041-1050 (2002)
• [文献書誌] M.Aizawa, Y.Chiba, K.Ohsumi, S.Uchida, T.Takahashi, T.Saitoh: "Application of In-Service Temperature Lowering to Reduce Radioactivity Corrosion Product Deposition on Carbon Steel Piping of BWR Residual Heat Removal System"J. Nucl. Sci. Technol.. 39. 1051-1059 (2002)
• [文献書誌] Y.Murayama, T.Satoh, S.Uchida, Y.Satoh, S.Nagata, T.Satoh, Y.Wada, M.Tachibana: "Effects of Hydrogen Peroxide on Intergranular Stress Corrosion Cracking of Stainless Steel inHigh Temperature Water(V)-Characterization of Oxide Film on Stainless Steel by Multilateral Surface Analysis"J. Nucl. Sci. Technol.. 39. 1119-1206 (2002)
• [文献書誌] S.Uchida, T.i Satoh, K.Furukawa, Y.Murayama, J.Sugama, N.Yamashiro, K.Iinuma, Y.Satoh, Y.Wada, M.Tachibana: "Characterization of Oxide Films on Stainless Steel Exposed to Hydrogen Peroxide and Oxygen in High Temperature Water"11th Int. Symp. Environmental Degradation of Materials in Nuclear Power Systems-Water Reactors, Stevenson, Washington, National Association of Corrosion Engineers, Aug. 10-14(2003). (発売予定). (2003)