大阪府立大學

1Fの格納容器內にたまった水の中で金屬材料はどう腐食するのか?―放射線環境下での腐食データベースの構築―

更新日:2021年10月7日

本研究のポイント

  • 長期にわたる東京電力福島第一原子力発電所(以降、1F)の廃止措置を安全かつ継続的に進めるためには、時間の経過とともに進行する原子爐などの材料の腐食を抑えることが重要です。しかし、1F 特有の海水等の不純物成分が混入した高い放射線の環境における腐食反応に関するデータは十分に整理されていませんでした。
  • 本研究では、放射線環境下での腐食(解説1)によるトラブルの発生の可能性や対策方法などを検討するうえで重要な、
    (1)海水混入系ラジオリシスデータベース(水の放射線分解(以降、ラジオリシス)(解説2)のデータをまとめたデータベース)
    (2)放射線環境下腐食データベース(放射線照射下での鉄を主成分とする合金の腐食データをまとめたデータベース)
    (3)腐食調査票データベース(1F廃爐工程における潛在的腐食影響(解説3)に関して検討した結果をまとめたデータベース)
    からなる「放射線環境下での腐食データベース」を構築しました。
  • その結果、原子爐格納容器(解説4)(以降、PCV)內にたまっている滯留水の酸性度や海水由來および原子爐の材料から溶出するイオンなどの影響により、材料腐食を加速する原因となる酸化性の成分の濃度が大きく変化することが明らかとなりました。
  • 本成果は、デブリ取り出しに向けた長期にわたる1F廃止措置をより安全に遂行するための足掛かりとなると期待されます。

概要

 1Fの格納容器內にたまった水の中で金屬材料はどう腐食するのか?―放射線環境下での腐食データベースの構築―

放射線環境下にある1F 格納容器材の腐食模式図と放射線環境下での腐食データベースの概要(データベースは(1)海水混入系ラジオリシスデータベース、(2)放射線環境下腐食データベース、(3)腐食調査票データベース、の構成となっております)

本學、工學研究科の井上 博之準教授は國立研究開発法人日本原子力研究開発機構原子力基礎工學研究センター燃料?材料ディビジョン防食材料技術開発グループの佐藤 智徳研究副主幹、加治 芳行副センター長、安全研究センターの端 邦樹研究副主幹、廃爐環境國際共同研究センターの上野 文義研究主席、量子科學技術研究開発機構の田口 光正上席研究員と清藤 一主任技術員、東北大學原子爐廃止措置基盤研究センターの秋山 英二教授と阿部 博志準教授、東京大學大學院工學系研究科附屬総合研究機構の鈴木 俊一特任教授らと、1F廃爐作業の安全対策に必要な、「放射線環境下での腐食データベース」を構築しました。なお、腐食データベースのうち、放射線環境下での炭素鋼腐食へのホウ酸塩の影響に関するデータの取得については、研究協力として東京工業大學の多田 英司教授に実施していただきました。

1Fの廃止措置を40 年にわたり安全かつ継続的に進めるためには、経年的に進行する構造材料の腐食を抑制することが重要です。しかしながら、1F廃爐のような、放射線の影響を受けている環境での腐食反応の速度を決定する要因に関しては、十分にデータが得られている訳ではありませんでした。

本研究では、1F廃止措置特有の放射線環境下での腐食トラブルの発生可能性、腐食対策等を検討するうえで有用な情報である、(1)海水混入系での水の放射線分解(ラジオリシス)データ、および(2)放射線照射下での腐食試験(解説5) データをデータベース化しました。また、(3)1F廃爐工程における潛在的腐食影響に関して検討した結果を腐食調査票データベースとして整理し、「放射線環境下での腐食データベース」として取りまとめました。

本成果は、長期にわたる1F廃止措置をより安全に遂行するための足掛かりとして、保全対策の根拠や安全対策立案へつながることが期待できます。「放射線環境下での腐食データベース」は、次のURLより6月26日に公開されました。

また、本データベースは文部科學省の「英知を結集した原子力科學技術?人材育成推進事業」の「放射線環境下での腐食データベースの構築」において2017年~2019年に実施した內容がベースになっています。

論文掲載誌:原子力機構研究開発報告書類「JAEA-Review」

SDGs達成への貢獻

SDGsアイコン7、9

大阪府立大學は研究?教育活動を通じてSDGs17(持続可能な開発目標)の達成に貢獻をしています。

本研究はSDGs17のうち、「7:エネルギーをみんなに そしてクリーンに」「9:産業と技術革新の基盤をつくろう」に貢獻しています。

用語解説

解説1 放射線環境下での腐食

放射線環境下に特有な現象で、水の放射線分解で酸化性の過酸化水素が発生し、それにより腐食が加速、誘発される可能性がある

解説2 水の放射線分解(ラジオリシス)

水に放射線が入射されると、放射線と水が相互作用する。この結果、水分子が分解され、水素(H)と酸素(O)からなる様々な化學種が発生する。この現象を水の放射線分解(ラジオリシス)という。

解説3 潛在的腐食影響

腐食の影響としては、現在は顕在化していないが、長期的に考えたとき、影響するかどうかの可能性

解説4 原子爐格納容器(PCV、Primary Containment Vessel)

原子爐を格納する密閉性の高い、炭素鋼製の容器。PCV は略語。

解説5 腐食試験

材料の腐食を実験的に評価するための試験。長時間腐食環境にさらして重量変化を測定する手法や、電気化學的な手法など様々な手法がある。

お問い合わせ

大阪府立大學大學院 工學研究科

準教授 井上 博之(いのうえ ひろゆき)

Eメール hiro[at]mtr.osakafu-u.ac.jp[at]の部分を@と変えてください。
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