放射線照射高温水環境におけるステンレス鋼の電位制御に関する研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14380238
• Research Institution: Saitama Institute of Technology
• Principal Investigator: 石槫 顕吉 埼玉工業大学, 先端科学研究所, 教授 (90010975)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小野 昇一 (財)産業創造研究所, 研究員 ; 浅井 圭介 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (60231859) ; 田中 虔一 埼玉工業大学, 先端科学研究所, 教授 (00016718)
• Keywords: ステンレス鋼 / 応力腐食割れ / 腐食電位 / 分極曲線 / 放射線 / 酸化被膜 / プラチナ錯体

Research Abstract

ステンレス鋼の応力腐食割れ(SCC)の抑制には、その腐食電位(ECP)の制御が重要である。本研究ではECPを支配する重要な因子として、(1)放射線照射(2)金属表面酸化被膜(3)微量貴金属添加による表面反応の制御を、取り上げて、研究を進めている。
(1)については、先ず、水の放射線分解に焦点を当て、主要な分解生成物であるO_2及びH_2O_2のECPに及ぼす効果を検討した。O_2、H_2O_2を注入した高温純水ループ中でのECP測定結果と理論計算値の比較から、H_2O_2については、従来考えられていたカソード反応のみでなく、アノード反応への関与をECPの評価に加えるべきであることが判明した。放射線分解生成物のカソード及びアノード反応への関与に関連して、その限界電流密度の計算に、照射環境下においては照射により生成物の濃度勾配が変化する効果を考慮すべきことを明らかにし、その定式化を進めた。線量率が大きい条件下ではこの効果を無視することができない事を示した。
(2)のECPに及ぼす影響については、電気化学的手法を用い、ECPとカソード及びアノード分極曲線を測定して調べている。高温水ループ中で、O_2及びH_2O_2濃度を変えて、酸化被膜付与したステンレス鋼試料と被膜付与のない試料について、Na_2SO_4溶液中で室温においてECP及び分極曲線を測定し、更に高温水中で同様の測定を行って、比較検討した。また生成した酸化被膜の構造をXRD、レーザーラマン、XPS等の分析を行って調べた。室温でのECP及び分極曲線には、酸化被膜の有無とその構造の相違による効果が現れた。
(3)に関連して、2価及び4価の白金錯体水溶液を100〜150℃に加熱及びその温度でガンマ線照射して、その化学挙動の変化を比較検討した。両者で沈殿生成、化学変化等の挙動の相違が見られ、錯体の配位子の化学形態が重要な役割を果していると考えられた。

Research Products

• [Publications] O.L.Blajiev, K.Ishigure 他: "Structure and Properties of Chromium-and Zinc-Oxide Layers Formed on Zircaly-2 in High Temperature Water"Nuclear Technology. 137. 60-71 (2002)
• [Publications] K.Ishigure: "Current Status of Water Chemistry in Japan"Proc. Int. Conf. Chimie 2002. S1. 1-7 (2002)
• [Publications] S.no, K.Ishigure 他: "Effect of Added Reagent on Platinum Deposition into the Pre-Filmed Stainless Steel in High Temperature Water"Proc. Int. Conf. Chimie 2002. S3. 1-6 (2002)