1Fの格納容器内にたまった水の中で金属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炉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廃炉工程における潜在的腐食影響（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、原子炉格納容器（解説4）（以降、PCV）内にたまっている滞留水の酸性度や海水由来および原子炉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の格納容器内にたまった水の中で金属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）

本学、工学研究科の井上博之准教授は国立研究開発法人日本原子力研究開発機構原子力基礎工学研究センター燃料・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、廃炉環境国際共同研究センターの上野文義研究主席、量子科学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、東北大学原子炉廃止措置基盤研究センターの秋山英二教授と阿部博志准教授、東京大学大学院工学系研究科附属総合研究機構の鈴木俊一特任教授らと、1F廃炉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学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廃炉のような、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廃炉工程における潜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学省の「英知を結集した原子力科学技術・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年に実施した内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」