高温・高圧水によるニューセラミックスの腐食性

原子力発電の伸びにともなって増え続ける放射性の廃棄物を処分するために, その容器材料として, 酸化物系セラミックスの利用が考えられている. 処分方法としては, 海海投棄および地下埋設があり, いずれにせよセラミックスの腐食特性を知っておく必要がある. 本研究では, (I)常温常圧下での各種水溶液に対する腐食試験, および(II)水熱条件下における飽和食塩水に対する腐食試験を行なった. 試料セラミックスは, アルミナ(Al_2O_3)としてSSA-S(純度99.5%)とSSA-999(>99.9%), マグネシア(MgO)としてMG-12(97%)とMG-999(>99.9%), およびムライト(3Al_2O_3・2SiO_2)としてニュームライト(>99.9%)である. (I)における試料の大きさは, 4.5×4.0×10(mm)であり, 腐食液とし1規定のNaCl, NaOHおよびHCl水溶液を調製した. 各々の腐食液20ml中に試料を少なくとも1ヶ月以上浸漬させた. (II)における試料の大きさは, 1.2×1.2×10(mm)である. これを飽和食塩水とともに金パイプ中に封入し, テストチューブ型反応容器中で種々の条件下で保持した. (I)の結果によると, セラミックスの重量変化率は, 腐食液への浸漬時間にさほど影響を受けなかった. 2種のマグネシアは, 2ヶ月浸漬の場合でもHCl水溶液により, 8〜9%の重量減少を示し, これを走査型電子顕微鏡(SEM)で観察すると, 数十μm程度の亀裂が数多く走っていることがわかった. MG-12はNaCl液に対し, ごくわずかの重量減少をニュームライトはNaOH液に対して若干の重量増加を示した. (II)の試験, 例えば400゜C, 70MPa, 6時間保持の場合, いずれのマグネシアもその表面には孔と亀裂が多く, 崩れて原形をとどめていない部分もあった. SEM観察によると, 高温高圧下で保持した後でも, アルミナ表面の微構造にはほとんど変化がなかった. 本実験によれは, アルミナが最も優れた耐食性を示した.

原子力発電の伸びにともなって増え続ける放射性の廃棄物を処分するために, その容器材料として, 酸化物系セラミックスの利用が考えられている. 処分方法としては, 海海投棄および地下埋設があり, いずれにせよセラミックスの腐食特性を知っておく必要がある. 本研究では, (I)常温常圧下での各種水溶液に対する腐食試験, および(II)水熱条件下における飽和食塩水に対する腐食試験を行なった. 試料セラミックスは, アルミナ(Al_2O_3)としてSSA-S(純度99.5%)とSSA-999(>99.9%), マグネシア(MgO)としてMG-12(97%)とMG-999(>99.9%), およびムライト(3Al_2O_3・2SiO_2)としてニュームライト(>99.9%)である. (I)における試料の大きさは, 4.5×4.0×10(mm)であり, 腐食液とし1規定のNaCl, NaOHおよびHCl水溶液を調製した. 各々の腐食液20ml中に試料を少なくとも1ヶ月以上浸漬させた. (II)における試料の大きさは, 1.2×1.2×10(mm)である. これを飽和食塩水とともに金パイプ中に封入し, テストチューブ型反応容器中で種々の条件下で保持した. (I)の結果によると, セラミックスの重量変化率は, 腐食液への浸漬時間にさほど影響を受けなかった. 2種のマグネシアは, 2ヶ月浸漬の場合でもHCl水溶液により, 8〜9%の重量減少を示し, これを走査型電子顕微鏡(SEM)で観察すると, 数十μm程度の亀裂が数多く走っていることがわかった. MG-12はNaCl液に対し, ごくわずかの重量減少をニュームライトはNaOH液に対して若干の重量増加を示した. (II)の試験, 例えば400゜C, 70MPa, 6時間保持の場合, いずれのマグネシアもその表面には孔と亀裂が多く, 崩れて原形をとどめていない部分もあった. SEM観察によると, 高温高圧下で保持した後でも, アルミナ表面の微構造にはほとんど変化がなかった. 本実験によれは, アルミナが最も優れた耐食性を示した.