(57)【要約】【課題】放射線が照射される環境下でも、効果的に局部腐食を抑制できるステンレス鋼の局部腐食抑制方法を提供する。【解決手段】放射線が照射される湿潤環境におけるステンレス鋼の局部腐食抑制方法であって、前記ステンレス鋼に接触する水分のｐＨを１２．５以上にするステンレス鋼の局部腐食抑制方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線が照射される湿潤環境におけるステンレス鋼の局部腐食抑制方法であって、
前記ステンレス鋼に接触する水分のｐＨを１２．５以上にするステンレス鋼の局部腐食抑制方法。
【請求項２】
前記水分のｐＨを測定する工程と、
測定したｐＨの測定値に基づいて、前記水分に水酸化物を含有する物質を添加し、前記水分のｐＨを１２．５以上にする工程と、を有する請求項１に記載のステンレス鋼の局部腐食抑制方法。
【請求項３】
前記水分中に含まれる塩化物イオンの濃度が、６０００ｐｐｍ以下である請求項１または２のいずれかに記載のステンレス鋼の局部腐食抑制方法。
【請求項４】
前記放射線の照射線量率が１０ｋＧｙ／ｈ以下である請求項１から３のいずれか一項に記載のステンレス鋼の局部腐食抑制方法。
【請求項５】
前記水分のｐＨを１２．５以上とし、
腐食部でのｐＨ低下を抑制すると共に、
放射線の照射により生じる腐食促進物質である過酸化水素の前記水分中における濃度を低減する請求項１から４のいずれか一項に記載のステンレス鋼の局部腐食抑制方法。
【請求項６】
放射線が照射されるステンレス鋼製の金属容器内に貯留または滞留する水のｐＨを１２．５以上にする金属容器の保管方法。
【請求項７】
前記金属容器が、放射性核種吸着材が充填された吸着塔である請求項６に記載の金属容器の保管方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステンレス鋼の局部腐食抑制方法及び金属容器の保管方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ステンレス鋼は、腐食が許容されない構造物などの構成材料として、広く用いられている。ステンレス鋼は、材料表面に緻密な保護皮膜（不働態皮膜）が形成されており、高い耐食性を有する。
【０００３】
しかし、使用環境によってはステンレス鋼に腐食が生じることがある。例えば、ステンレス鋼で構成される構造物（以下、単に「構造物」ということがある）が海水（水分）などに接触する湿潤環境においては、構造物の表面に接触する海水に含まれる塩化物イオンが、ステンレス鋼の不働態皮膜に作用する。その結果、不働態皮膜が局部的に損傷し、構造物に局部腐食が生じることがある。
【０００４】
ここで、本明細書において「局部腐食」とは、ステンレス鋼の表面の不働態皮膜が局部的に損傷し、不働態皮膜が損傷した部位において露出する新生面が急速に腐食（溶解）する現象を指す。局部腐食は、鉄や炭素鋼などでみられる「全面腐食（全面がほぼ一様に腐食する形態）」と対照的な現象である。局部腐食は、腐食部位の面積が小さい分、深さ方向への進行速度が全面腐食に比べて著しく大きくなる。本明細書においては、局部腐食には、孔食、すきま腐食、応力腐食割れ（ＳＣＣ）、粒界腐食を含むものとする。
【０００５】
局部腐食は進行が速い。例えば孔食が生じると構造物の表面から構造物の深度方向へ腐食が年間数ｍｍから数十ｍｍの速度で拡大し、数日から数か月で貫通損傷に至ることもある。そのため、構造物にステンレス鋼を用いる場合、ステンレス鋼の局部腐食を抑制することは、重要な課題の一つである。当該課題解決のために種々の検討がなされている。
【０００６】
例えば、構造物の設計段階においては、（１）種々のステンレス鋼の中から、使用される環境に十分耐えうるだけの高い耐食性を有するステンレス鋼を選択すること、（２）局部腐食を起こしやすくするすきま構造を有さない設計にすること、（３）すきまを生じさせないために表面への付着物を抑制する構造にすることなどが検討されている。
【０００７】
また、（４）ステンレス鋼で構成された構造物に、電気防食用の設備を併設することも検討されている。
【０００８】
更には、構造物に接触する水溶液について、（５）水溶液を除去して十分に乾燥させること、（６）水溶液から塩化物イオンを除去すること、（７）水溶液から溶存酸素を除去することが検討されている。水溶液中の水、塩化物イオン、酸素は、局部腐食の原因となりうるためである。
【０００９】
またこの他に、（８）水溶液を冷却すること、（９）局部腐食を抑制するための薬剤（腐食抑制剤）を構造物が接触する水溶液に添加することが検討されている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００９−２７０１３１号公報
【特許文献２】特開２０１４−２１８７２９号公報
【特許文献３】特開２０１５−６７８５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記方法のうち（１）から（３）の方法は、構造物の設計段階でしか反映できない。そのため、すでに使用している構造物や設備について局部腐食を抑制することができない。
【００１２】
（４）の方法は、非常に効果的な局部腐食抑制の方法であることが知られている。しかしながら、立地上の制約などから電気防食用設備を設置することができない場合には適応できない。また構造物の数が多い場合、それぞれの構造物に電気防食用設備を設置することは、設備が大掛かりになる。
【００１３】
（５）から（９）の方法は、構造物に適用することができれば効果が期待できるが、様々な制約から適用が困難な場合も多い。また、放射線が照射されるような特殊環境下では必ずしも有用とはいえない。放射線が照射されるという特殊な環境下は、放射線が照射されていない通常の環境下と異なり、想定されない問題が生じることがある。例えば、放射線の照射によって新たな腐食性物質が生成し、腐食を抑制しにくくなる場合や、添加した腐食抑制剤が放射線により分解、変質することにより腐食抑制効果が失われること等がある。場合によっては、分解、変質した腐食抑制剤が、局部腐食を逆に促進してしまう場合もある。
【００１４】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、放射線が照射される環境下においても、簡便かつ効果的に局部腐食を抑制できるステンレス鋼の局部腐食抑制方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明者らは、鋭意検討の結果、放射線が照射される環境下において、水のｐＨを所定の値以上にすることで、ステンレス鋼の局部腐食を抑制できることを見出した。また、水に放射線が照射されることによって生成し、腐食促進作用を有する過酸化水素の生成量が、水のｐＨを所定の値以上にすることで著しく低下することを見出した。
すなわち、本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を提供する。
【００１６】
本発明の一態様にかかるステンレス鋼の局部腐食抑制方法は、放射線が照射される湿潤環境におけるステンレス鋼の局部腐食抑制方法であって、前記ステンレス鋼に接触する水分のｐＨを１２．５以上にする方法である。
【００１７】
上記態様にかかるステンレス鋼の局部腐食抑制方法において、前記水分のｐＨを測定する工程と、測定したｐＨの測定値に基づいて、前記水分に水酸化物を含有する物質を添加し、前記水分のｐＨを１２．５以上にする工程と、を有してもよい。
【００１８】
上記態様にかかるステンレス鋼の局部腐食抑制方法において、前記水分中に含まれる塩化物イオンの濃度が、６０００ｐｐｍ以下であってもよい。
【００１９】
上記態様にかかるステンレス鋼の局部腐食抑制方法において、前記放射線の照射線量率が１０ｋＧｙ／ｈ以下であってもよい。
【００２０】
上記態様にかかるステンレス鋼の局部腐食抑制方法において、前記水分のｐＨを１２．５以上とし、腐食部におけるｐＨ低下を抑制すると共に、放射線の照射により生じる腐食促進物質である過酸化水素の前記水分中における濃度を低減する構成でもよい。
【００２１】
本発明の一態様にかかる金属容器の保管方法は、放射線が照射されるステンレス鋼製の金属容器内に貯留または滞留する水のｐＨを１２．５以上にする。
【００２２】
上記態様にかかる金属容器の保管方法において、前記金属容器が、放射性核種吸着材が充填された吸着塔であってもよい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の一態様にかかるステンレス鋼の局部腐食抑制方法によれば、放射線が照射される環境下においても簡便かつ効果的に局部腐食を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】すきま腐食発生試験において用いた試験片を示す模式図である。
【図２】すきま腐食発生試験の試験方法を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
（第１実施形態：ステンレス鋼の局部腐食抑制方法）
本発明の第１実施形態に係るステンレス鋼の局部腐食抑制方法は、放射線が照射される湿潤環境におけるステンレス鋼の局部腐食抑制方法である。
【００２６】
本実施形態のステンレス鋼の局部腐食抑制方法において、「湿潤環境」とは、ステンレス鋼で構成された構造物に、水分が恒常的に接触しているような環境を指す。例えば、ステンレス鋼で構成された配管内を水が流れている場合、ステンレス鋼で構成された金属容器に水を貯留する場合、ステンレス鋼で構成された金属容器内に水が滞留する場合、ステンレス鋼で構成された架台に水しぶきがかかるような場合などの各環境を指す。本実施形態のステンレス鋼の局部腐食抑制方法は、これらの環境において広く適用することが可能である。
【００２７】
ステンレス鋼に接触する水分に、許容限界濃度を超える塩化物イオンが含まれていると、塩化物イオンの作用によりステンレス鋼の表面の不働態皮膜が損傷する。不働態皮膜が損傷すると、ステンレス鋼の表面に局部腐食が発生し、進行する。
【００２８】
本明細書において「局部腐食の発生」とは、水分に接触したステンレス鋼の表面において、不働態皮膜が局部的に損傷し、局部腐食がない状態から局部腐食が認められる状態に変化することを指す。
【００２９】
また、本明細書において「局部腐食の進行」とは、ステンレス鋼に発生した局部腐食の範囲が拡大することを指す。「局部腐食の範囲が拡大」とは、ステンレス鋼表面の面方向への局部腐食の拡大と、ステンレス鋼の表面から深度方向への局部腐食の拡大と、の両方を含むものとする。
【００３０】
局部腐食の発生及び進行は、ステンレス鋼に対して放射線が照射される環境下において促進される。「放射線が照射される環境」とは、ステンレス鋼に対して外部から放射線が照射される場合、及び、ステンレス鋼に接触する水中に存在する放射性核種から放射線が照射される場合のいずれも含む。
【００３１】
放射線が照射されると、ステンレス鋼に接触する水の放射線分解が進む。水が放射線分解すると、ステンレス鋼に接触する水に含まれる過酸化水素濃度が高まる。過酸化水素は腐食性（酸化性）が強いため、ステンレス鋼の腐食が促進される。過酸化水素の生成によりステンレス鋼に接触する水の腐食性が強まることは、ステンレス鋼の自然浸漬電位の上昇という形で現れる。
【００３２】
またステンレス鋼に接触する水中に放射性核種が存在する場合は、核種の崩壊熱により水分が蒸発し、ステンレス鋼に接触する水中における塩化物イオン濃度が高まる。ステンレス鋼の局部腐食は、塩化物イオン濃度が高いほど発生しやすくなる。そのため、塩化物イオン濃度が高まることでも、ステンレス鋼の腐食が促進される。
【００３３】
照射される放射線は、アルファ線、ベータ線、ガンマ線等の種々の放射線のいずれの場合も含む。特にガンマ線は電磁波であり、粒子であるアルファ線やベータ線よりも透過性が高い。そのため、ガンマ線は遮蔽物により遮蔽することが難しく、水の放射線分解に対する影響が大きい。
【００３４】
本実施形態のステンレス鋼の局部腐食抑制方法では、ステンレス鋼に接触する水分のｐＨを１２．５以上にする。ステンレス鋼に接触する水分のｐＨを所定の量以上にすることで、放射線が照射される環境下でも、ステンレス鋼における局部腐食の発生を抑制することが可能である。
【００３５】
局部腐食の発生が抑制される理由は、以下の２つが考えられる。
第１の理由は、ステンレス鋼に接触する水分のｐＨを高めることで、水素発生反応が抑制されることである。第２の理由は、ステンレス鋼に接触する水分のｐＨを１２．５以上にすることで、水の放射線分解により生じる過酸化水素の水分中における濃度が低減することである。
【００３６】
第１の理由について具体的に説明する。
ステンレス鋼は、表面に自発的に形成される保護皮膜（不働態皮膜）によって下地金属の溶解が著しく抑制されるため、ほとんど腐食しない。この保護皮膜は広いｐＨ範囲で安定に存在するが、強酸性（例：ｐＨ＜２）では溶解して下地保護性が失われる。
【００３７】
ｐＨが中性の水溶液中で保護皮膜が形成されたステンレス鋼に対して塩化物イオンが作用すると、保護皮膜が局所的に破壊されて下地金属が露出する。すると、露出した下地金属部をアノード（陽極）、それ以外の健全な保護皮膜部をカソード（陰極）とする局部電池が形成される。
【００３８】
アノード部では金属がイオンとなって溶解する反応が主体となるため、金属イオン濃度が上昇する。さらに、濃化した金属イオンの一部が加水分解して水素イオンが生成・蓄積するため、アノード部のｐＨが著しく低下して強酸性となる。その結果、保護皮膜が安定に存在できなくなり、アノード部で局部腐食が進行することになる。すなわちアノード部が腐食部となる。
【００３９】
このように、ステンレス鋼の局部腐食は、アノード部でのｐＨ低下（酸性化）が主要因であるため、水分のｐＨをアルカリ性にするとｐＨ低下（酸性化）が抑制される結果として、局部腐食が抑制されるものと考えられる。
【００４０】
次いで、第２の理由について具体的に説明する。
ステンレス鋼の局部腐食は、水の酸化性が強いほど起こりやすい。水の酸化性の強さは、水中の酸化剤の種類によって決まる。非放射線環境の場合、一般には、水中の溶存酸素が酸化剤として腐食に作用する。
【００４１】
一方、放射線が照射される環境下では、水が放射線によって分解して、過酸化水素が生成する。過酸化水素は溶存酸素よりも強い酸化力を有する。そのため、放射線が照射される環境下では、非照射環境に比べて局部腐食が起こりやすくなることが知られている。
【００４２】
これに対し、本実施形態では、水分のｐＨを１２．５以上にすることで、水の放射線分解により生じる過酸化水素の水分中における濃度が著しく低減する。ｐＨを１２．５以上にすることで過酸化水素量が低減することは、実験的に確認した。すなわち、水分のｐＨを１２．５以上にすることは、放射線照射環境に特有の腐食促進現象を低減するという効果も有している。このことは、放射線が照射される環境下における局部腐食の検討を行って、初めて確認されたものである。
【００４３】
ステンレス鋼に接触する水分のｐＨを１２．５以上にする方法は特に問わない。例えば、水酸化物を薬剤として水分中に添加することで、水分のｐＨを１２．５以上に調整できる。
【００４４】
薬剤として添加する水酸化物は、水酸化物イオンとカチオンによって構成される水酸化物であれば、カチオンの種類は問わない。例えば、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、水酸化リチウム（ＬｉＯＨ）、水酸化セシウム（ＣｓＯＨ）、水酸化ルビジウム（ＲｂＯＨ）、水酸化ストロンチウム（Ｓｒ（ＯＨ）２）、水酸化バリウム（Ｂａ（ＯＨ）２）、水酸化ユーロピウム（Ｅｕ（ＯＨ）２）、水酸化タリウム（ＴｌＯＨ）等を用いることができる。
【００４５】
上述の水酸化物の中でも、入手が容易な水酸化ナトリウム及び水酸化カルシウムは特に好ましい。また水分に飽和濃度の水酸化カルシウムを添加すると、水分のｐＨは１２．５以上になる。そのため、水酸化カルシウムを秤量することなく、水分に対して過剰に添加するだけで、容易にｐＨを１２．５以上にすることができる。また、過飽和で残存した水酸化カルシウムに放射線が照射されることで、局部腐食の抑制に悪影響を及ぼすこともない。
【００４６】
ステンレス鋼は、通常知られたステンレス鋼を用いることができる。局部腐食をより抑制するためには、ステンレス鋼自身の耐食性が高いことが好ましい。例えば、下記式（１）で求められる耐孔食指数（ＰＲＥ：Ｐｉｔｔｉｎｇ  Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ  Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ）が１８以上であるステンレス鋼を用いることが好ましく、２３以上であるステンレス鋼を用いることがより好ましく、２５以上であるステンレス鋼を用いることがさらに好ましい。
【００４７】
［数１］
（耐孔食指数）＝［％Ｃｒ］＋３．３×［％Ｍｏ］＋ｎ×［％Ｎ］    …（１）
式中、［％Ｃｒ］は、ステンレス鋼全体に含まれるクロムの割合（質量％）であり、［％Ｍｏ］は、ステンレス鋼全体に含まれるモリブデンの割合（質量％）であり、［％Ｎ］は、ステンレス鋼全体に含まれる窒素の割合（質量％）である。
【００４８】
上記式（１）中の［％Ｎ］の係数であるｎは、研究者によって異なるが１０〜３０程度とされている値である。
【００４９】
具体的には、ＪＩＳ  Ｇ４３０３「ステンレス鋼棒」に規定するステンレス鋼であるＳＵＳ３０４（ＰＲＥ＝１８）と同等以上の耐食性を有するステンレス鋼が好ましい。またＳＵＳ３０４クラスの汎用ステンレス鋼よりも塩化物イオンに対する耐食性に優れるＳＵＳ３１６Ｌグレード（ＰＲＥ＝２３）のステンレス鋼が特に好ましい。例えば、ＪＩＳ  Ｇ４３０３に規定されるＳＵＳ３１６Ｌ鋼の場合、クロムが１６％以上、モリブデンが２％以上であるため、（１）式より耐孔食指数は２２．６となる。なお、ＳＵＳ３１６Ｌグレードは、クロム濃度（１６〜１８％）とモリブデン濃度（２〜３％）に幅があり、耐孔食指数をより高い値（例えば、２５以上）とすることもできる。
【００５０】
本実施形態のステンレス鋼の局部腐食抑制方法は、水分中に含まれる塩化物イオン濃度は、２００００ｐｐｍ以下であることが好ましく、６０００ｐｐｍ以下であることがより好ましい。海水中に含まれる塩化物イオン濃度は、２００００ｐｐｍ程度である。ステンレス鋼を海水以上の塩化物イオン濃度の水溶液と接触させることは通常想定しにくいが、塩化物イオン濃度が高すぎると、腐食が進行する可能性が高まる。
【００５１】
また、局部腐食の発生および局部腐食の進行を構成する各反応は、水分の温度が高いと速度論的に進行しやすい。そのため、ステンレス鋼に接触する水分の温度は低いほど好ましい。例えば常温に管理することで、局部腐食に係る反応の反応速度を低下させ、本実施形態のステンレス鋼の局部腐食抑制方法の効果を高めることができる。
【００５２】
放射線の照射線量率が高いほど、生成する過酸化水素濃度が上昇するため局部腐食が促進される。そのため、照射線量率は低いほど好ましい。例えば、１０ｋＧｙ／ｈ以下であれば、本実施形態のステンレス鋼の局部腐食抑制方法の効果を高めることができる。
【００５３】
本実施形態のステンレス鋼の局部腐食抑制方法においては、水分のｐＨを測定する工程と、測定したｐＨの測定値に基づいて、水分に水酸化物を含有する物質を添加し、水分のｐＨを１２．５以上にする工程と、を有するとよい。このような方法とすることで、ステンレス鋼に接触する水分のｐＨを確実に１２．５以上にすることが可能となる。
【００５４】
なお、水分のｐＨが既知である場合は、これらの値を用いて添加する水酸化物量を決定してもよい。例えば、水分として海水を想定する場合、海水のｐＨは８前後であることが知られており、この値を基に添加する水酸化物量を決定してもよい。また水酸化カルシウム等を水分に対して過剰に添加する場合は、ｐＨ等を測定する必要はない。
【００５５】
以上のようなステンレス鋼の局部腐食抑制方法によれば、放射線環境下においても、簡便かつ効果的に局部腐食を抑制することができる。
【００５６】
（第２実施形態：金属容器の保管方法）
本発明の第２実施形態にかかる金属容器の保管方法は、放射線が照射されるステンレス鋼製の金属容器内に貯留または滞留する水のｐＨを１２．５以上にして、金属容器を安定的に保管する方法である。
【００５７】
なお、本実施形態におけるステンレス鋼の金属容器は、第１実施形態におけるステンレス鋼に対応する。そのため、第１実施形態における構成は、第２実施形態においても用いることができる。
【００５８】
金属容器は、形状、用途等を特に問わない。放射線が照射される環境下におかれるステンレス鋼製の金属容器としては、放射性核種を含む汚染水を貯留、あるいは浄化するためのタンクや吸着塔、放射線を発する使用済燃料を貯蔵するためのプールなどがある。以下、吸着塔の場合を例に説明を進めるが、金属容器は吸着塔に限られるものではない。
【００５９】
吸着塔は、放射性核種を吸着する作用を有する物質（放射性核種吸着材）を充填した金属製の容器である。吸着塔内に放射性核種を含む汚染水を通過させ、放射性核種を吸着塔内に吸着し、汚染水を浄化する。
【００６０】
汚染水には、塩化物イオンが多量に含まれる場合がある。例えば、福島第１原子力発電所では、原子炉の冷却に海水を使用せざるを得なかったため、塩化物イオンと放射性核種が含まれる汚染水が発生している。
【００６１】
使用済みの吸着塔は、吸着した放射性核種により強い放射線を発するため、人が容易に近づくことができない。そのため、吸着材を内包したまま所定期間保管された後、処分される。放射性物質を多量に含んでいるため、金属容器である吸着塔に腐食等の経年劣化による損傷が起こらないように留意する必要がある。
【００６２】
腐食等の経年劣化を防ぐために、腐食の原因物質である水と塩化物イオンを除去する方策として、水抜きや淡水による通水が行われる場合がある。しかしながら、強い放射線や構造上の問題などにより、十分な水抜きが難しい場合もある。この場合は、塩化物イオンを含む水が吸着塔内に残水として滞留する。
【００６３】
吸着材に吸着された放射性核種は、吸着塔内で放射線を放射する。すなわち、吸着塔を構成するステンレス鋼は、放射線が照射される環境となる。
【００６４】
すなわち、吸着塔における残水と接触する部分は「放射線が照射される湿潤環境」となる。上述のように、放射線により腐食性の強い過酸化水素が生成するため、通常より厳しい腐食環境となる。そのため、残水中の塩化物イオン濃度によっては、吸着塔に局部腐食が起こり、放射性物質を含む残水が漏えいする恐れがある。なお、例えば貯水タンク等では、「滞留」では無く、「貯留」の場合もあるが、以下「滞留」の場合を例に説明する。
【００６５】
本実施形態においては、金属容器内に滞留する水のｐＨを１２．５以上にする。ｐＨの調整は、水酸化物等を金属容器内に滞留した水に添加することで行うことができる。金属容器内に滞留する水のｐＨを１２．５以上に調整することで、第１実施形態にかかるステンレス鋼の局部腐食抑制方法と同様に、金属容器の腐食が抑制される。その結果、金属容器を安定的に保管することができる。
【００６６】
以下、吸着塔の場合を例に、金属容器の保管方法について具体的に説明する。
本実施形態にかかる吸着塔の保管方法は、ステンレス鋼製の金属容器内に滞留する水のｐＨを１２．５以上にする方法である。
【００６７】
ｐＨの調整方法は特に問わないが、例えば、吸着塔内の水に水酸化物を含有する物質を添加する第１の方法と、所定のｐＨ以上の調整液を吸着塔内に通水する第２の方法と、がある。
【００６８】
第１の方法は、吸着塔に残った残水に水酸化物を含有する物質を添加し、残水のｐＨを高める方法である。添加する水酸化物量は、残水のｐＨを事前に測定することで必要量を計算してもよいし、放射線により分解しない物質であれば、飽和溶解量を超える過剰な量を添加してもよい。
【００６９】
第１の方法において、水酸化物を含有する物質を添加する前に、吸着塔内に淡水を通水することが好ましい。淡水で通水することで、残水の塩化物イオン濃度を低減できる。残水の塩化物イオン濃度が低くなれば、より金属容器の腐食の可能性を低減できる。
【００７０】
なお、淡水を通水した場合、残水の塩化物イオン濃度は十分低下する。したがって、残水に接触するステンレス鋼が腐食することはまれである。しかしながら、残水が濃縮して塩化物イオン濃度が上昇するなどした場合は局部腐食を起こす可能性がある。放射性物質の漏えいは大きな問題であり、局部腐食を起こす可能性があるという段階で、充分な予防手段を設けることは重要である。
【００７１】
第１の方法によれば、残水中のｐＨが所定の値以上となる。そのため、吸着塔を構成するステンレス鋼が腐食することを抑制することができる。すなわち、吸着塔が腐食等の経年劣化により損傷することを避け、吸着塔を安全かつ安定に保管できる。
【００７２】
第１の方法は、既に保管を開始している吸着塔の保管安定性を高める際に、特に有用である。水酸化物を含有する物質を保管中の吸着塔内に添加するだけでよく、複雑な作業を得ずに、簡便に吸着塔の保管安定性を高めることができる。
【００７３】
第２の方法は、吸着塔内にｐＨが１２．５以上に調整された調整液を通水する方法である。残水を全置換する場合はｐＨを１２．５以上に調整すれば良く、一部置換の場合は残水の量と通水する調整液の液量とから調整液のｐＨを調整することが好ましい。
【００７４】
吸着塔内に調整液を通水すると、調整液の一部が吸着塔内に残水として残る。調整液は、予めｐＨが調整されているため、吸着塔を構成するステンレス鋼が腐食することを抑制することができる。すなわち、吸着塔が腐食等の経年劣化により損傷することを避け、吸着塔を安全かつ安定に保管できる。
【００７５】
第２の方法は、これから保管を開始する吸着塔の保管安定性を高める際に、特に有用である。特別な設備等を設ける必要がなく、塩化物イオン濃度を低減するために通常行われる淡水通水工程を置き換えるだけで行うことができる。
【００７６】
吸着塔に用いるステンレス鋼は、ＳＵＳ３０４グレード以上のステンレス鋼が好ましく、ＳＵＳ３１６Ｌグレードのステンレスがより好ましい。放射性核種吸着材は、公知のものを用いることができる。例えば、ゼオライト等を用いることができる。
【００７７】
吸着塔内に吸着する放射線核種は、特に限定されない。例えば、セシウム１３７、コバルト６０、ストロンチウム９０、ヨウ素１３１等が挙げられる。
【００７８】
上述のように、本実施形態にかかる金属容器の保管方法を用いれば、残水中のｐＨが所定の値以上となり、吸着塔を構成するステンレス鋼が腐食することを抑制することができる。すなわち、吸着塔が腐食等の経年劣化により損傷することを避け、吸着塔を安全かつ安定に保管できる。
【００７９】
以上、本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００８０】
［実施例］
以下に本発明を実施例により説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００８１】
［１．局部腐食（すきま腐食）の発生抑制に対する効果検証］
（試験片）
図１は、すきま腐食発生試験の試験片を示す模式図であり、図１（ａ）は側面図、図１（ｂ）は正面図である。
【００８２】
図に示すように、本実施例においては、５０ｍｍ×２４ｍｍ×３ｍｍのステンレス鋼製の平板状の試験片１を用いた。ステンレス鋼としては、市販のＳＵＳ３０４鋼板を用い、機械加工により作製した。ＳＵＳ３０４の化学成分（質量％）は、ステンレス鋼全体に対して、炭素（Ｃ）：０．０６０％、珪素（Ｓｉ）：０．４４％、マンガン（Ｍｎ）：１．０９％、リン（Ｐ）：０．０２８％、硫黄（Ｓ）：０．００５％、クロム（Ｃｒ）：１８．３０％、ニッケル（Ｎｉ）：８．１６％である。ＳＵＳ３０４の耐孔食指数は、１８．３である。
【００８３】
試験片１には、長手方向の一端から１２ｍｍの位置に直径６ｍｍのボルト穴を形成し、表面に６００メッシュの耐水研磨紙を用いて湿式研磨を施した。
【００８４】
このような試験片１を、直径１６ｍｍ×厚み１ｍｍの円形のワッシャ２で挟持し、さらにボルト３を試験片１のボルト穴に挿通した後、ナット４を用いて２．０Ｎ・ｍのトルクでねじ止めした。ワッシャ２、ボルト３およびナット４は工業用純チタン製のものを用いた。
【００８５】
（実施例１）
図２は、すきま腐食発生試験の試験方法を示す模式図である。
ガラスビーカー５内に、イオン交換水と特級試薬から調整した塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）水溶液６を注入した。ガラスビーカー５の容積は２００ｍｌであり、ＮａＣｌ水溶液６を１００ｍｌ注入した。ＮａＣｌ水溶液６の塩化物イオン濃度は、６０００ｐｐｍであった。
【００８６】
そして、ＮａＣｌ水溶液６に水酸化ナトリウムを添加し、ｐＨを１３．２に調整した。そして、ｐＨ調整後のＮａＣｌ水溶液６に試験片１を静置した。ガラスビーカー５の上面には、ＮａＣｌ水溶液６の蒸発を防ぐために、アルミホイルからなる蓋８をした。
【００８７】
そして、ＮａＣｌ水溶液６中に浸漬した試験片１に対してガンマ線照射線源９を用いて、照射線量率１０ｋＧｙ／ｈのガンマ線を１６０時間照射した。ガンマ線照射線源９は、Ｃｏ−６０γ線照射設備（一般財団法人放射線利用振興協会所有）を用いた。
【００８８】
照射終了後の試験片１をＮａＣｌ水溶液６から取出し、すきま腐食発生の有無を確認した。すきま腐食発生の有無は、試験片１とワッシャ２との間の隙間を目視で確認した。また試験後のｐＨ及び過酸化水素濃度を測定した。試験後のｐＨは１３．０であり、過酸化水素濃度は測定限界の０．５ｐｐｍ以下であった。その結果を表１にまとめた。
【００８９】
（比較例１）
比較例１は、水酸化ナトリウムの添加量を変更し、ｐＨを１０．２に調整した点が実施例１と異なる。その他の条件は、実施例１と同様にして、すきま腐食発生の有無を確認した。また試験後のｐＨ及び過酸化水素濃度を測定した。試験後のｐＨは８．２であり、過酸化水素濃度は４ｐｐｍであった。その結果を表１にまとめた。
【００９０】
（比較例２）
比較例２は、水酸化ナトリウムの添加量を変更し、ｐＨを６．６に調整した点が実施例１と異なる。その他の条件は、実施例１と同様にして、すきま腐食発生の有無を確認した。また試験後のｐＨ及び過酸化水素濃度を測定した。試験後のｐＨは５．６であり、過酸化水素濃度は４ｐｐｍであった。その結果を表１にまとめた。
【００９１】
（実施例２）
実施例２は、添加する水酸化物を水酸化カルシウムに変えた点が実施例１と異なる。水酸化カルシウム添加量は飽和濃度以上の過飽和であり、試験前のｐＨは１２．７であった。その他の条件は、実施例１と同様にして、すきま腐食発生の有無を確認した。また試験後のｐＨを測定した。試験後のｐＨは１２．５であった。過酸化水素濃度は測定しなかった。その結果を表１にまとめた。
【００９２】
（比較例３）
比較例３は、水酸化カルシウムの添加量を変更し、ｐＨを９．５に調整した点が実施例２と異なる。その他の条件は、実施例２と同様にして、すきま腐食発生の有無を確認した。また試験後のｐＨを測定した。試験後のｐＨは８．３であった。過酸化水素濃度は測定しなかった。その結果を表１にまとめた。
【００９３】
（比較例４）
比較例４は、水酸化カルシウムの添加量を変更し、ｐＨを６．６に調整した点が実施例２と異なる。その他の条件は、実施例２と同様にして、すきま腐食発生の有無を確認した。また試験後のｐＨを測定した。試験後のｐＨは６．４であった。過酸化水素濃度は測定しなかった。その結果を表１にまとめた。
【００９４】
（比較例５）
比較例５は、水酸化物を添加しなかった点が実施例１及び２と異なる。その他の条件は、実施例１及び２と同様にして、すきま腐食発生の有無を確認した。また試験前後のｐＨ及び過酸化水素濃度を測定した。試験前のｐＨは５．５、試験後のｐＨは４．９であり、試験後の過酸化水素濃度は５ｐｐｍであった。その結果を表１にまとめた。
【００９５】
（比較例６）
比較例６は、照射する放射線の照射線量率を１ｋＧｙ／ｈに変えた点が比較例５と異なる。その他の条件は、比較例５と同様にして、すきま腐食発生の有無を確認した。また試験前後のｐＨ及び過酸化水素濃度を測定した。試験前のｐＨは５．５、試験後のｐＨは６．０であり、試験後の過酸化水素濃度は３ｐｐｍであった。その結果を表１にまとめた。
【００９６】
【表１】
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【００９７】
表１において「○」はすきま腐食が発生しなかったことを意味し、「×」はすきま腐食が発生したことを意味する。すきま腐食が発生したか否かは、赤さびの発生状況ならびにすきま内部での侵食の有無を目視で確認することにより判断した。
【００９８】
表１に示すように、試験終了時に試験片１に接触する水溶液のｐＨ（試験後のｐＨ）が１２．５以上の実施例１及び実施例２では、すきま腐食が発生しなかった。また、実施例１での試験後の過酸化水素濃度は著しく小さかった。腐食部（アノード部）でのｐＨ低下（酸性化）が抑制されたこと、ならびに放射線照射によって生じる腐食促進物質である過酸化水素の生成が抑制されたこと、の複合的な効果によるものと考えられる。放射線が照射される環境下で、試験片１に接触する水溶液のｐＨが１２．５以上とすることで、腐食促進物質である過酸化水素の生成が抑制されることは、新たに見出された知見である。
【００９９】
孔食、すきま腐食、応力腐食割れなどの局部腐食の中で、最も穏和な条件で発生するのが、すきま腐食である。そのため、すきま腐食の発生を防止できれば、他の局部腐食の発生も防止できることになる。
【０１００】
これらの結果から、ステンレス鋼に接触する水分のｐＨを１２．５以上にすることにより、強い放射線が照射される環境であっても、局部腐食の発生を防止できることが確かめられた。
【符号の説明】
【０１０１】
１…試験片、２…ワッシャ、３…ボルト、４…ナット、５…ガラスビーカー、６…ＮａＣｌ水溶液、８…蓋、９…ガンマ線照射線源
【図１】
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【図２】
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