2014 Fiscal Year Annual Research Report
金属の水腐食によるトリチウムの取り込み・透過機構の解明
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26289364
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
大塚 哲平 九州大学, 総合理工学研究科(研究院), 助教 (80315118)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 水素 / トリチウム / 鉄 / 腐食 / 拡散 / 透過 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、新規トリチウム透過実験装置を作製し、その性能確認を行った。また、純鉄の腐食により取り込まれた水素の透過挙動に及ぼす溶液pHの影響について調査を開始した。
トリチウム透過実験装置では、金属試料は2つの容器を隔てるように設置される。従来はステンレス鋼製の容器であったため、金属試料の腐食電位の測定や制御を行うことができなかった。この問題を解決するために、新しい容器はPTFE製とした。トリチウム測定のために、送水ポンプおよびフロー型液体シンチレーション測定（LSC）装置β-ramを購入した。フロー型LSC装置はWindows OSインターフェースを備えているので、自動化により長期のトリチウム透過モニタリングシステムを構築することができる。
純鉄の腐食により取り込まれた水素の透過実験は以下のように実施した。試料として1 mm厚さの純鉄の円板を用い、2つの容器を隔てるように設置した。一方の容器に、規定濃度のトリチウム（T/H=10^-4）を含んだ純水（pH7）または0.1N塩酸水溶液（pH1）を満たした。他方の容器にはLSC溶液を満たし、純鉄円板を透過してきた水素およびトリチウムを捕集した。このLSC溶液を送液ポンプでフロー型LSC装置に導き、透過水素（トリチウム）量を測定し、その時間変化をモニターした。
0.1N塩酸水溶液による純鉄の腐食により水素が透過放出されることが確認された。またその水素透過速度は、純水の場合に比べて、10倍以上大きかった。これは、純鉄腐食量の増大、または生成酸化膜の性状変化によって、純鉄への水素取り込み量が増えたことを示唆している。今後は、様々な水溶液中において純鉄の腐食による水素透過実験を実施するとともに、腐食状況（腐食電位や酸化膜の微細構造）を調べることにより、金属の腐食による水素取り込み機構の一端を明らかにする予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本年度までに、トリチウムを利用しない状態（コールド実験）で、新規トリチウム透過実験装置の配管と流通試験を完了した。これはトリチウム利用（ホット実験）を安全に遂行するために不可欠な作業である。また、純鉄の腐食によって取り込まれた水素の透過挙動が腐食水溶液のpHによって影響を受けることがわかった。ただし、トリチウムを利用した継続的な実験は以下の理由により実施することができなかった。2015年2月末に、九州大学箱崎地区工学部等放射性同位体利用実験室は、同大伊都地区アイソトープ総合（RI）センターに統合移転された。この移転準備として、2014年8月以降は実験装置の解体、梱包や、トリチウム汚染検査、除染作業が行われたことから、トリチウム利用実験の実施が制限された。移転先のRIセンターにおけるトリチウム利用実験は、2015年6月以降の予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
2015年度の前期に、新RIセンターの実験室を整備し、トリチウム利用実験を開始する。
本研究の目的の1つは金属の水腐食により発生した水素が、金属（固相）、腐食水溶液（液相）、腐食雰囲気（気相）にどのように分配されるのかを明らかにすることである。2014年度～2015年度にかけて、新しいトリチウム透過装置を利用し、腐食条件を電気化学的手法によりモニタリングまたは制御しながら、主に液相条件（水溶液のpHや塩化物イオン）がトリチウム透過挙動に及ぼす影響を調べる。また、固相条件（金属の種類や、表面処理）についての試料調整を開始し、トリチウム透過挙動への影響調査を開始することとする。
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Research Products
(3 results)
