ガンマ線照射下における喫水部での炭素鋼の腐食速度と長期予測

摘要

福島第一原子力発電所の事故後、燃料冷却のために格納容器（PCV）に大量の海水が緊急措置として注入され、PCV内部は腐食性環境となった。現在では、窒素脱気に伴う溶存酸素濃度の低下や塩化物イオン除去により、腐食環境は事故当時と比べて改善されている。一方で、燃料デブリ由来の放射性物質の閉じ込めはリスク管理上の最重要課題の一つであり、不完全ながらもPCVのバウンダリ機能を維持することが求められている。燃料デブリ取り出し過程での放射性物質閉じ込め手法として、PCV内部を負圧管理することが検討されており、その場合溶存酸素濃度上昇による腐食の加速が懸念される。PCV内部調査結果によると、PCV内壁は水膜に覆われていると想定される。湿潤環境での炭素鋼の腐食の特徴として、例えば喫水部近傍で腐食が加速されること、また水膜の厚さならびに腐食生成物が腐食速度に影響することが知られているが、ガンマ線照射が重畳した場合の腐食加速については知見が極めて限られている。前報では、照射環境下における喫水部の腐食速度は、一般的に認識されている炭素鋼の均一腐食と比較して大きな値となることを示した。そのため、腐食加速機構を明らかにするとともに、想定される条件範囲における腐食の長期予測を行う事が重要になることを指摘した。本研究では、ガンマ線照射環境下における炭素鋼喫水部の腐食速度をより詳細に評価し、喫水部における腐食加速のモデル化を行った。さらに、得られた結果に基づいて、腐食深さの長期予測を行った。