(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属構造材の表面に接液する高温水に、防食剤とこの防食剤の表面に吸着したｐＨ調整剤とからなる防食剤−ｐＨ調整剤複合体と、酸化体とを注入し、放射線または紫外線を照射する腐食抑制剤注入方法であって、
前記防食剤−ｐＨ調整剤複合体の防食剤は、表面に、前記ｐＨ調整剤と前記酸化体とが反応する活性点を有し、
前記放射線または紫外線の照射により、前記防食剤−ｐＨ調整剤複合体の防食剤の表面および前記高温水中の少なくとも一方に存在するｐＨ調整剤を、前記酸化体で酸化して前記ｐＨ調整剤のｐＨ調整力を変化させ、前記高温水のｐＨを中性側にシフトさせることにより、前記防食剤の前記金属構造材への付着を加速することを特徴とする腐食抑制剤注入方法。
【請求項２】
金属構造材の表面に接液する高温水に、防食剤とこの防食剤の表面に付着したｐＨ調整剤とからなる防食剤−ｐＨ調整剤複合体を注入し、放射線または紫外線を照射する腐食抑制剤注入方法であって、
前記防食剤として光触媒を用い、
前記防食剤に前記放射線または紫外線を照射して前記防食剤の表面の前記高温水を光触媒反応によって分解し、
高温水が分解されて生成した前記酸化体で、前記防食剤−ｐＨ調整剤複合体の防食剤の表面および前記高温水中の少なくとも一方に存在するｐＨ調整剤を酸化して前記ｐＨ調整剤のｐＨ調整力を変化させ、前記高温水のｐＨを中性側にシフトさせることにより、前記防食剤の前記金属構造材への付着を加速することを特徴とする腐食抑制剤注入方法。
【請求項３】
前記ｐＨ調整剤は、前記高温水への添加により前記高温水のｐＨを高くするアルカリ性型ｐＨ調整剤であり、前記防食剤−ｐＨ調整剤複合体が添加された後の高温水は、前記放射線または紫外線の照射前の液性がアルカリ性であり、
前記放射線または紫外線の照射により、前記ｐＨ調整剤を前記酸化体で酸化して、前記高温水の液性を中性側にシフトさせることを特徴とする請求項１または２に記載の腐食抑制剤注入方法。
【請求項４】
金属構造材の表面に接液する高温水に、防食剤とこの防食剤の表面に付着したｐＨ調整剤とからなる防食剤−ｐＨ調整剤複合体と、還元体とを注入し、放射線または紫外線を照射する腐食抑制剤注入方法であって、
前記防食剤−ｐＨ調整剤複合体の防食剤は、表面に、前記ｐＨ調整剤と前記還元体とが反応する活性点を有し、
前記放射線または紫外線の照射により、前記防食剤−ｐＨ調整剤複合体の防食剤の表面および前記高温水中の少なくとも一方に存在するｐＨ調整剤を、前記還元体で還元して前記ｐＨ調整剤のｐＨ調整力を変化させ、前記高温水のｐＨを中性側にシフトさせることにより、前記防食剤の前記金属構造材への付着を加速することを特徴とする腐食抑制剤注入方法。
【請求項５】
金属構造材の表面に接液する高温水に、防食剤とこの防食剤の表面に付着したｐＨ調整剤とからなる防食剤−ｐＨ調整剤複合体を注入し、放射線または紫外線を照射する腐食抑制剤注入方法であって、
前記防食剤として光触媒を用い、
前記防食剤に前記放射線または紫外線を照射して前記防食剤の表面の前記高温水を光触媒反応によって分解し、
高温水が分解されて生成した前記酸化体で、前記防食剤−ｐＨ調整剤複合体の防食剤の表面および前記高温水中の少なくとも一方に存在するｐＨ調整剤を還元して前記ｐＨ調整剤のｐＨ調整力を変化させ、前記高温水のｐＨを中性側にシフトさせることにより、前記防食剤の前記金属構造材への付着を加速することを特徴とする腐食抑制剤注入方法。
【請求項６】
前記ｐＨ調整剤は、前記高温水への添加により前記高温水のｐＨを低くする酸性型ｐＨ調整剤であり、前記防食剤−ｐＨ調整剤複合体が添加された後の高温水は、前記放射線または紫外線の照射前の液性が酸性であり、
前記放射線または紫外線の照射により、前記ｐＨ調整剤を前記還元体で還元して、前記高温水の液性を中性側にシフトさせることを特徴とする請求項４または５に記載の腐食抑制剤注入方法。
【請求項７】
中性側にシフトした後の前記高温水のｐＨが４〜１０の範囲内にあることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の腐食抑制剤注入方法。
【請求項８】
前記放射線は、α線、γ線、または中性子線であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の腐食抑制剤注入方法。
【請求項９】
前記ｐＨ調整剤は、窒素、硫黄および炭素から選ばれる１種以上の元素を含む、無機化合物または有機化合物であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の腐食抑制剤注入方法。
【請求項１０】
前記防食剤は、半導体であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の腐食抑制剤注入方法。
【請求項１１】
前記防食剤は、酸化チタンＴｉＯ２であることを特徴とする請求項１〜３、および７〜１０のいずれか１項に記載の腐食抑制剤注入方法。
【請求項１２】
前記防食剤は、酸化鉄Ｆｅ３Ｏ４、酸化クロムＣｒ２Ｏ３、および酸化ニッケルＮｉＯから選ばれる１種以上の酸化物であることを特徴とする請求項４〜１０のいずれか１項に記載の腐食抑制剤注入方法。
【請求項１３】
前記酸化体は、過酸化水素、酸素、オゾン、スーパーオキサイドラジカル、およびヒドロキシラジカルから選ばれる１種以上であることを特徴とする１〜１２のいずれか１項に記載の腐食抑制剤注入方法。
【請求項１４】
前記高温水は、１００〜３５０℃であることを特徴とする１〜１３のいずれか１項に記載の腐食抑制剤注入方法。
【請求項１５】
前記金属構造材は、ステンレス鋼、Ｎｉ基合金、または炭素鋼であることを特徴とする１〜１４のいずれか１項に記載の腐食抑制剤注入方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高温水に接している金属材料の腐食を抑制する腐食抑制剤注入方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
沸騰水型原子力発電プラント等の放射線場では、原子炉構造材に接する高温水が放射線分解により酸素、過酸化水素等を生成し、この酸素、過酸化水素等が原子炉構造材に応力腐食割れを起すことが知られている。
【０００３】
この対策のために、給水系から水素を注入して、原子炉水中の酸素や過酸化水素を低減させる水素注入技術が開発されている。
【０００４】
たとえば、特許文献１（特許第２６２４９０６号明細書）に記載されるように、ＰｔやＲｈ等の貴金属を原子炉構造材表面に付着させた後に水素注入を行うことにより、貴金属と水素との反応を加速させアノード電流を増加させることにより腐食電位を低下させる貴金属注入技術がある。
【０００５】
近年、腐食電位を低下させる方法として、光触媒を防食剤として用い、光触媒の反応を利用することが注目されている。この方法は、金属部材表面に光触媒を配し、そこに紫外線近傍の波長をもつ光を照射すると光励起反応によって活性化した電子の作用によって腐食電位を低下させるものである。
【０００６】
この反応は光触媒近傍に貴金属があることによって効率よく進む。このため、たとえば、特許文献２（特許第４０９４２７５号明細書）および特許文献３（特許第４０４３６４７号明細書）には、あらかじめ、構造部材表面に、光触媒または貴金属を付着させた高機能光触媒を付着させ、炉心で発生するチェレンコフ光を利用してこの反応を生じさせることによって運転中の腐食電位を低下させることが記載されている。
【０００７】
特許文献４（特開２００５−００３５６５号公報）および特許文献５（特開２００６−１５３６０７号公報）には、薬剤を原子炉に注入する施工方法として、停止時あるいは運転中に薬剤を原子炉に注入して原子炉構造材表面にめぐらせ、原子炉構造材表面に薬剤を付着させる方法が提案されている。
【０００８】
特許文献４および５に記載された方法は、溶液または分散粒子等を原子炉系統内に注入する技術であり、高温水中に、特に、原子炉内の高温水中に薬液だけを注入するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第２６２４９０６号明細書
【特許文献２】特許第４０９４２７５号明細書
【特許文献３】特許第４０４３６４７号明細書
【特許文献４】特開２００５−００３５６５号公報
【特許文献５】特開２００６−１５３６０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記特許文献に記載されたような現状の防食剤の注入施工方法では、施工に時間がかかり、定期検査の長期間化をもたらすという課題がある。そして、このように防食剤の注入施工に時間がかかると、発電稼働率が低下するという課題がある。
【００１１】
本発明は上記課題を解決するものであり、原子炉構造材表面への付着速度を増加させることにより、防食剤の注入施工を短時間で行う腐食抑制剤注入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】
【００１２】
本発明は、放射線または紫外線の照射下で、金属構造材の表面に接液する高温水に、防食剤とこの防食剤の表面に吸着したｐＨ調整剤とからなる防食剤−ｐＨ調整剤複合体を注入し、必要により酸化体や還元体をさらに加えると、防食剤が金属構造材の表面に速やかに付着することを見出してなされたものである。
【００１３】
すなわち、本発明の腐食抑制剤注入方法は、上記課題を解決するためのものであり、金属構造材の表面に接液する高温水に、防食剤とこの防食剤の表面に吸着したｐＨ調整剤とからなる防食剤−ｐＨ調整剤複合体と、酸化体とを注入し、放射線または紫外線を照射する腐食抑制剤注入方法であって、前記防食剤−ｐＨ調整剤複合体の防食剤は、表面に、前記ｐＨ調整剤と前記酸化体とが反応する活性点を有し、前記放射線または紫外線の照射により、前記防食剤−ｐＨ調整剤複合体の防食剤の表面および前記高温水中の少なくとも一方に存在するｐＨ調整剤を、前記酸化体で酸化して前記ｐＨ調整剤のｐＨ調整力を変化させ、前記高温水のｐＨを中性側にシフトさせることにより、前記防食剤の前記金属構造材への付着を加速することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の腐食抑制剤注入方法は、上記課題を解決するためのものであり、金属構造材の表面に接液する高温水に、防食剤とこの防食剤の表面に付着したｐＨ調整剤とからなる防食剤−ｐＨ調整剤複合体を注入し、放射線または紫外線を照射する腐食抑制剤注入方法であって、前記放射線または紫外線の照射により、前記防食剤が前記高温水から酸化体を生成し、前記防食剤−ｐＨ調整剤複合体の防食剤の表面および前記高温水中の少なくとも一方に存在するｐＨ調整剤を、前記酸化体で酸化して前記ｐＨ調整剤のｐＨ調整力を変化させ、前記高温水のｐＨを中性側にシフトさせることにより、前記防食剤の前記金属構造材への付着を加速することを特徴とする。
【００１５】
さらに、本発明の腐食抑制剤注入方法は、上記課題を解決するためのものであり、金属構造材の表面に接液する高温水に、防食剤とこの防食剤の表面に付着したｐＨ調整剤とからなる防食剤−ｐＨ調整剤複合体と、還元体とを注入し、放射線または紫外線を照射する腐食抑制剤注入方法であって、前記防食剤−ｐＨ調整剤複合体の防食剤は、表面に、前記ｐＨ調整剤と前記還元体とが反応する活性点を有し、前記放射線または紫外線の照射により、前記防食剤−ｐＨ調整剤複合体の防食剤の表面および前記高温水中の少なくとも一方に存在するｐＨ調整剤を、前記還元体で還元して前記ｐＨ調整剤のｐＨ調整力を変化させ、前記高温水のｐＨを中性側にシフトさせることにより、前記防食剤の前記金属構造材への付着を加速することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の腐食抑制剤注入方法は、上記課題を解決するためのものであり、金属構造材の表面に接液する高温水に、防食剤とこの防食剤の表面に付着したｐＨ調整剤とからなる防食剤−ｐＨ調整剤複合体を注入し、放射線または紫外線を照射する腐食抑制剤注入方法であって、前記放射線または紫外線の照射により、前記防食剤が前記高温水から還元体を生成し、前記防食剤−ｐＨ調整剤複合体の防食剤の表面および前記高温水中の少なくとも一方に存在するｐＨ調整剤を、前記還元体で還元して前記ｐＨ調整剤のｐＨ調整力を変化させ、前記高温水のｐＨを中性側にシフトさせることにより、前記防食剤の前記金属構造材への付着を加速することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の腐食抑制剤注入方法によれば、防食剤の金属構造材への付着速度を増加させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】（Ａ）および（Ｂ）は各々本発明の腐食抑制剤注入方法の第１および第２の実施形態で放射線を照射した場合における防食剤の付着過程を説明する概略図。
【図２】（Ａ）から（Ｃ）は各々本発明の腐食抑制剤注入方法の第１および第２の実施形態で放射線を照射した場合における防食剤−ｐＨ調整剤複合体の変化を説明する概略図。
【図３】（Ａ）および（Ｂ）は各々本発明の腐食抑制剤注入方法の第１および第２の実施形態で紫外線を照射した場合における防食剤の付着過程を説明する概略図。
【図４】（Ａ）から（Ｃ）は各々本発明の腐食抑制剤注入方法の第１および第２の実施形態で紫外線を照射した場合における防食剤−ｐＨ調整剤複合体の変化を説明する概略図。
【図５】（Ａ）および（Ｂ）は各々本発明の腐食抑制剤注入方法の第３および第４の実施形態で放射線を照射した場合における防食剤の付着過程を説明する概略図。
【図６】（Ａ）から（Ｃ）は各々本発明の腐食抑制剤注入方法の第３および第４の実施形態で放射線を照射した場合における防食剤−ｐＨ調整剤複合体の変化を説明する概略図。
【図７】（Ａ）および（Ｂ）は各々本発明の腐食抑制剤注入方法の第３および第４の実施形態で紫外線を照射した場合における防食剤の付着過程を説明する概略図。
【図８】（Ａ）から（Ｃ）は各々本発明の腐食抑制剤注入方法の第３および第４の実施形態で紫外線を照射した場合における防食剤−ｐＨ調整剤複合体の変化を説明する概略図。
【図９】放射線照射の有無による防食剤の付着量の変化を示す特性図。
【図１０】紫外線照射の有無による防食剤の付着量の変化を示す特性図。
【図１１】水のｐＨと防食剤の付着量との関係を示す特性図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の腐食抑制剤注入方法について、図面を参照して説明する。
【００２０】
［第１の実施形態］
本発明の腐食抑制剤注入方法の第１の実施形態は、金属構造材の表面に接液する高温水に、防食剤とこの防食剤の表面に吸着したｐＨ調整剤とからなる防食剤−ｐＨ調整剤複合体と、酸化体とを注入し、放射線または紫外線を照射する腐食抑制剤注入方法である。
【００２１】
金属構造材としては、たとえば、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、Ｎｉ基合金、または炭素鋼が用いられる。ＳＵＳ、Ｎｉ基合金、または炭素鋼は、沸騰水型原子力発電プラント等の原子力発電プラントの原子炉構造材として用いられている。このＳＵＳ、Ｎｉ基合金、または炭素鋼の腐食を抑制できると、原子力発電プラントの安全性が高くなるため、好ましい。
【００２２】
高温水としては、たとえば、純水やこの純水に不純物イオン等が含まれた水溶液が用いられる。高温水の温度は、通常１００〜３５０℃、好ましくは１２０〜１８０℃である。高温水の温度が１００〜３５０℃であると、防食剤−ｐＨ調整剤複合体において防食剤表面に付着したｐＨ調整剤が防食剤表面から脱離して防食剤の表面エネルギーを変化させ、防食剤が金属構造材に付着しやすくなるため好ましい。また、高温水の温度が１００〜３５０℃であると、防食剤−ｐＨ調整剤複合体において防食剤表面に付着し、または高温水中に存在するｐＨ調整剤が酸化体で酸化されやすくなるため好ましい。
【００２３】
（防食剤−ｐＨ調整剤複合体）
本発明の腐食抑制剤注入方法の第１の実施形態では高温水に防食剤−ｐＨ調整剤複合体が注入される。防食剤−ｐＨ調整剤複合体は、防食剤とこの防食剤の表面に吸着したｐＨ調整剤とからなる。
【００２４】
＜防食剤＞
防食剤は、金属構造材に付着して金属構造材に防食効果を付与する固体の物質である。防食剤としては、金属構造材に対する充分な防食効果を有するとともに、放射線または紫外線の照射により光触媒反応を生じる、光触媒が用いられる。また、光触媒としては、たとえば半導体が用いられる。
【００２５】
半導体のうち、ｎ型半導体は、放射線または紫外線の照射により光触媒反応が生じ、ｎ型半導体の表面およびこの表面の近傍の高温水中で、高温水から酸化体を生成し、酸化体量を増加させることにより、防食剤の金属構造材への付着速度が増加するため好ましい。
【００２６】
また、ｎ型半導体は、金属構造材が原子炉構造材として用いられる場合に、原子炉構造材の腐食を抑制しやすいため好ましい。すなわち、原子炉構造材の表面に腐食酸化皮膜が形成されるとき、この腐食酸化皮膜はｐ型半導体になることがある。そして、ｐ型半導体の腐食酸化皮膜は、圧力容器内でチェレンコフ光が照射されると、腐食電位が上昇し、原子炉構造材の腐食が進行するおそれがある。これに対し、原子炉構造材の表面に付着させる防食剤が光触媒反応を生じるｎ型半導体であると、ｎ型半導体がｐ型半導体の腐食酸化皮膜の腐食電位を低下させ、原子炉構造材の腐食を抑制することができるため好ましい。
【００２７】
ｎ型半導体としては、たとえば、酸化チタンＴｉＯ２が用いられる。ｎ型半導体中、酸化チタンは、光触媒性能が高くかつ安定しているため好ましい。
【００２８】
防食剤の形態は特に限定されないが、通常、粉末状である。防食剤が粉末状の場合、防食剤の平均粒径は、通常１μｍ以下、好ましくは０．０２μｍ〜１μｍ、さらに好ましくは０．０２μｍ〜０．３μｍである。
【００２９】
防食剤の平均粒径が１μｍ以下であると、防食剤が金属構造材の表面に付着しやすいとともに防食剤の表面積が大きくなることにより、金属構造材の腐食電位を低下させる効果が大きくなるため、好ましい。
【００３０】
防食剤は、その表面に、防食剤に吸着しているｐＨ調整剤と、酸化体とが反応する活性点を有する。ここで、活性点とは、防食剤の露出した表面であって、かつｐＨ調整剤と酸化体との反応が生じる部位を意味する。このため、防食剤の露出した表面であっても、ｐＨ調整剤と酸化体との反応が生じない部位は、活性点ではない。防食剤表面の活性点は、防食剤表面の化学研磨や物理研磨等により形成される。
【００３１】
＜ｐＨ調整剤＞
ｐＨ調整剤は、高温水のｐＨを調整するものである。本発明の腐食抑制剤注入方法の第１の実施形態では、ｐＨ調整剤として、高温水への添加により高温水のｐＨを高くするアルカリ性型ｐＨ調整剤が用いられる。
【００３２】
アルカリ性型ｐＨ調整剤としては、たとえば、窒素、硫黄および炭素から選ばれる１種以上の元素を含む、無機化合物または有機化合物が用いられる。無機化合物としては、たとえば、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、またはこれらの塩が挙げられる。有機化合物としては、たとえば、クエン酸三ナトリウム、エタノールアミン、トリエタノールアミン、ヒドラジンまたはこれらの塩が挙げられる。
【００３３】
なお、ｐＨ調整剤が液体の場合は、防食剤−ｐＨ調整剤複合体は、防食剤の表面にｐＨ調整剤が濡れるという形態をとり、高温水に注入されるとｐＨ調整剤が防食剤の表面から脱離しやすくなる。本発明では、防食剤−ｐＨ調整剤複合体が高温水に注入されても、酸化体で酸化されるまでは防食剤−ｐＨ調整剤複合体のｐＨ調整剤が防食剤の表面に吸着し続けることが望ましい。このため、防食剤の表面に吸着するｐＨ調整剤は、微粉末等のような防食剤の表面に吸着しやすい固体状、またはペースト状であることが好ましい。
【００３４】
ｐＨ調整剤がアルカリ性型ｐＨ調整剤である防食剤−ｐＨ調整剤複合体が、高温水に注入されると、防食剤−ｐＨ調整剤複合体が添加された後の高温水は、放射線または紫外線の照射前の液性がアルカリ性になる。
【００３５】
ｐＨ調整剤がアルカリ性型ｐＨ調整剤である場合、防食剤−ｐＨ調整剤複合体が注入された高温水のｐＨは、たとえば、９を超える値である。
【００３６】
防食剤−ｐＨ調整剤複合体は、ｐＨ調整剤が固体またはペースト状であるときは、たとえば、防食剤とｐＨ調整剤とを混合して、防食剤の表面にｐＨ調整剤を吸着させることにより得られる。ここで、ｐＨ調整剤がペースト状とは、ｐＨ調整剤自体がペースト状である態様と、ｐＨ調整剤自体が固体でこのｐＨ調整剤をペースト中に混合した態様との両方を含む意味である。
【００３７】
また、防食剤−ｐＨ調整剤複合体は、ｐＨ調整剤が液体であるときは、たとえば、ｐＨ調整剤中に防食剤を投入して、防食剤の表面にｐＨ調整剤を吸着させることにより得られる。
【００３８】
（酸化体）
酸化体は、ｐＨ調整剤を酸化する酸化剤である。酸化体としては、過酸化水素、酸素、オゾン、スーパーオキサイドラジカル（・Ｏ２−）、およびヒドロキシラジカル（・ＯＨ）から選ばれる１種以上が用いられる。
【００３９】
これらの酸化体のうち、スーパーオキサイドラジカル・Ｏ２−およびヒドロキシルラジカル・ＯＨは、通常、高温水等の水への放射線または紫外線の照射により高温水等の水から生成され、短時間で消滅する。
【００４０】
このため、本発明の腐食抑制剤注入方法の第１の実施形態において、酸化体を高温水に注入する時点で存在させる必要がある場合には、過酸化水素、酸素、およびオゾンから選ばれる１種以上が好ましい。
【００４１】
ただし、放射線場または紫外線照射環境、すなわち高温水に放射線が照射される環境または紫外線が照射される環境が形成されているときは、高温水に放射線または紫外線が照射された時点で高温水等の水から酸化体が生成する。また、酸化体の水溶液等のように酸化体が水を含む形態で高温水に注入されるときは、放射線場または紫外線照射環境に注入された水に放射線または紫外線が照射された時点で注入された水から酸化体が生成する。
【００４２】
このため、放射線場または紫外線照射環境の高温水に放射線または紫外線が照射されるときは、実質的に、高温水に酸化体が注入された時点において、高温水から生成したスーパーオキサイドラジカル・Ｏ２−およびヒドロキシルラジカル・ＯＨも注入されているということができる。
【００４３】
本発明の腐食抑制剤注入方法の第１の実施形態では、金属構造材の表面に接液する高温水に、防食剤−ｐＨ調整剤複合体と、酸化体とが注入される。防食剤−ｐＨ調整剤複合体および酸化体の高温水への注入の順番は、特に限定されない。たとえば、防食剤−ｐＨ調整剤複合体と酸化体とは、高温水に同時に注入されてもよいし、いずれか一方が注入された後に他方が注入されるのでもよい。
【００４４】
（放射線または紫外線）
本発明の腐食抑制剤注入方法の第１の実施形態において、放射線または紫外線は、防食剤−ｐＨ調整剤複合体の防食剤の表面および高温水中の少なくとも一方に存在するｐＨ調整剤を、酸化体で酸化する反応を促進するとともに、高温水から新たに酸化体を生成するものである。
【００４５】
ここで、高温水中に存在するｐＨ調整剤とは、防食剤−ｐＨ調整剤複合体の防食剤の表面から脱離して、高温水中に存在するｐＨ調整剤を意味する。
【００４６】
また、ｐＨ調整剤を酸化する酸化体とは、防食剤−ｐＨ調整剤複合体とともに高温水に注入された酸化体と、高温水から新たに生成される酸化体と、を含む意味である。
【００４７】
ここで、高温水から新たに生成される酸化体とは、防食剤−ｐＨ調整剤複合体中に存在する防食剤や金属構造材に付着した防食剤が、放射線または紫外線の照射により光触媒反応を生じて生成される、スーパーオキサイドラジカル・Ｏ２−およびヒドロキシルラジカル・ＯＨ等の酸化体である。
【００４８】
なお、防食剤−ｐＨ調整剤複合体とともに高温水に注入された酸化体とは、上記のとおり、過酸化水素、酸素、オゾン、スーパーオキサイドラジカル（・Ｏ２−）、およびヒドロキシラジカル（・ＯＨ）から選ばれる１種以上を意味する。
【００４９】
放射線としては、たとえば、α線、γ線、または中性子線が用いられる。α線、γ線、または中性子線は、酸化体によるｐＨ調整剤の酸化反応を充分に促進するとともに、高温水から新たに酸化体を生成する生成効率が高いため好ましい。
【００５０】
紫外線としては、たとえば、波長２００〜３８０ｎｍの近紫外線、波長１０〜２００ｎｍの遠紫外線等が用いられる。近紫外線は、ピーク波長が、通常２００〜３００ｎｍ、好ましくは２３０〜２７０ｎｍの範囲内にあることが望ましい。
【００５１】
本発明の腐食抑制剤注入方法の第１の実施形態では、上記のように、放射線または紫外線の照射により、防食剤−ｐＨ調整剤複合体の防食剤の表面および高温水中の少なくとも一方に存在するｐＨ調整剤を、酸化体で酸化することにより、ｐＨ調整剤を化学変化させて、ｐＨ調整剤のｐＨ調整力を変化させる。ここで、ｐＨ調整力が変化するとは、ｐＨ調整力を失うこと、およびｐＨ調整力が弱くなることの両方を含む意味である。
【００５２】
本発明の腐食抑制剤注入方法の第１の実施形態では、ｐＨ調整剤として、高温水への添加により高温水のｐＨを高くするアルカリ性型ｐＨ調整剤が用いられる。このため、防食剤−ｐＨ調整剤複合体が添加された後の高温水は、防食剤−ｐＨ調整剤複合体において防食剤表面に付着した、または防食剤表面から脱着して高温水中に存在するアルカリ性型ｐＨ調整剤によりｐＨ調整され、放射線または紫外線の照射前の液性がアルカリ性になっている。
【００５３】
このアルカリ性型ｐＨ調整剤は、酸化体で酸化されてｐＨ調整力が変化すると、高温水のｐＨをアルカリ性に維持することが困難になるため、高温水のｐＨは、アルカリ性から中性側にシフトする。
【００５４】
高温水のｐＨがアルカリ性から中性側にシフトすると、防食剤の表面電位が低下するため、防食剤の防食効果が高くなる。また、高温水のｐＨがアルカリ性から中性側にシフトすると、高温水６０の液性がアルカリ性の場合に比べて防食剤の凝集速度が増加するため、防食剤の金属構造材への付着速度および防食剤同士の付着速度が増加する。
【００５５】
このため、本発明の腐食抑制剤注入方法の第１の実施形態によれば、従来の腐食抑制剤注入方法に比べて、防食剤の金属構造材への付着速度が加速される。
【００５６】
中性側にシフトした後の高温水の液性は、中性、弱酸性または弱アルカリ性であると、防食剤の金属構造材への付着速度が加速されるため好ましい。具体的には、中性側にシフトした後の高温水は、通常ｐＨ４〜１０、好ましくはｐＨ５〜９、さらに好ましくはｐＨ６〜８の範囲内にあることが望ましい。
【００５７】
（作用）
本発明の腐食抑制剤注入方法の第１の実施形態の作用について、図面を参照して説明する。
【００５８】
本発明の腐食抑制剤注入方法の第１の実施形態には、放射線を照射する方法と、紫外線を照射する方法とがある。はじめに、放射線を照射する方法の作用について説明する。
【００５９】
＜第１の実施形態において放射線を照射する方法の作用＞
図１は、本発明の腐食抑制剤注入方法の第１および後述する第２の実施形態で放射線を照射した場合における防食剤の付着過程を説明する概略図である。
【００６０】
具体的には、図１（Ａ）は、放射線場において、防食剤−ｐＨ調整剤複合体が酸化体で酸化される前の様子を模式的に示す概略図である。また、図１（Ｂ）は、放射線場において、防食剤−ｐＨ調整剤複合体が酸化体で酸化された後の様子を模式的に示す概略図である。
【００６１】
図２は、本発明の腐食抑制剤注入方法の第１および後述する第２の実施形態で放射線を照射した場合における防食剤−ｐＨ調整剤複合体の変化を説明する概略図である。
【００６２】
具体的には、図２（Ａ）は、放射線の照射前において、アルカリ性の高温水中に防食剤−ｐＨ調整剤複合体が存在する様子を模式的に示す概略図である。また、図２（Ｂ）は、放射線の照射後において、防食剤−ｐＨ調整剤複合体のｐＨ調整剤が酸化されてｐＨ調整剤の酸化生成物が生成し、高温水が中性側にシフトする様子を模式的に示す概略図である。さらに、図２（Ｃ）は、放射線の照射後において、中性、弱酸性または弱アルカリ性の高温水中で、ｐＨ調整剤の酸化生成物が防食剤から脱離する様子を模式的に示す概略図である。
【００６３】
なお、本発明の腐食抑制剤注入方法の第１の実施形態で放射線を照射する方法には、防食剤−ｐＨ調整剤複合体と酸化体とを注入した後に放射線を照射する方法と、放射線を照射した状態で防食剤−ｐＨ調整剤複合体と酸化体とを注入する方法とがある。はじめに、防食剤−ｐＨ調整剤複合体と酸化体を注入した後に放射線を照射する方法の作用について説明する。
【００６４】
［第１の実施形態において、防食剤−ｐＨ調整剤複合体と酸化体とを注入した後に放射線を照射する方法の作用］
第１の実施形態では、防食剤−ｐＨ調整剤複合体１０を構成するｐＨ調整剤１２がアルカリ性型ｐＨ調整剤１２Ａであり、防食剤−ｐＨ調整剤複合体１０が防食剤１１とアルカリ性型ｐＨ調整剤１２Ａとからなる防食剤−ｐＨ調整剤複合体１０Ａになっている。
【００６５】
はじめに、図１（Ａ）および図２（Ａ）に示されるように、放射線場７０の高温水６０に、防食剤１１とアルカリ性型ｐＨ調整剤１２Ａとからなる防食剤−ｐＨ調整剤複合体１０Ａと、酸化体２５とが注入され、かつ図１（Ａ）に示される放射線７５が照射される前の状態では、高温水６０は、アルカリ性型ｐＨ調整剤１２ＡによりｐＨ調整されてアルカリ性になっている。
【００６６】
なお、図１（Ａ）では、アルカリ性型ｐＨ調整剤１２Ａの全てが、防食剤−ｐＨ調整剤複合体１０Ａの防食剤１１に吸着している状態を示しているが、本発明では、防食剤−ｐＨ調整剤複合体１０Ａのアルカリ性型ｐＨ調整剤１２Ａの一部が防食剤１１から脱離して高温水６０中に存在していてもよい。
【００６７】
次に、放射線場７０で高温水６０に放射線７５が照射されると、図１（Ａ）に示されるように、高温水６０中の酸化体２５は、防食剤−ｐＨ調整剤複合体１０Ａに接近し、防食剤−ｐＨ調整剤複合体１０Ａのアルカリ性型ｐＨ調整剤１２Ａを酸化する。
【００６８】
また、放射線７５の照射により、防食剤−ｐＨ調整剤複合体１０Ａの防食剤１１は光触媒反応を生じる。この光触媒反応により、防食剤１１の表面または近傍で高温水６０からスーパーオキサイドラジカル・Ｏ２−およびヒドロキシルラジカル・ＯＨ等の酸化体２５が生成される。このため、高温水６０中の酸化体２５には、高温水６０に注入された酸化体２５に加え、光触媒反応により高温水６０中から生成されるスーパーオキサイドラジカル・Ｏ２−等の酸化体２５も含まれる。
【００６９】
防食剤−ｐＨ調整剤複合体１０Ａのアルカリ性型ｐＨ調整剤１２Ａは、酸化体２５で酸化されると、図２（Ｂ）に示されるように、ｐＨ調整剤の酸化生成物４２に変化する。ｐＨ調整剤の酸化生成物４２は、酸化前のアルカリ性型ｐＨ調整剤１２Ａに比較して高温水６０をアルカリ性にするｐＨ調整力が小さくなるため、高温水６０の液性はアルカリ性から中性側にシフトする。
【００７０】
酸化体２５によるアルカリ性型ｐＨ調整剤１２Ａの酸化が充分に進行し、アルカリ性型ｐＨ調整剤１２ＡのｐＨ調整力が変化して、高温水６０の液性が中性側に大きくシフトすると、アルカリ性型ｐＨ調整剤１２Ａから生成したｐＨ調整剤の酸化生成物４２は、図１（Ｂ）および図２（Ｃ）に示されるように、防食剤１１から脱離する。ｐＨ調整剤の酸化生成物４２が脱離して露出した防食剤１１は、図１（Ｂ）に示されるように、金属構造材６５の表面に付着する。
【００７１】
なお、高温水６０の液性が中性側に大きくシフトして中性、弱酸性または弱アルカリ性になると、高温水６０の液性がアルカリ性の場合に比べて防食剤１１の凝集速度が増加するため、本発明の腐食抑制剤注入方法の第１の実施形態は、従来の方法に比べて、防食剤１１の金属構造材６５への付着速度および防食剤１１同士の付着速度が増加する。
【００７２】
ここで、中性、弱酸性または弱アルカリ性とは、具体的には、高温水６０の液性が、通常ｐＨ４〜１０、好ましくはｐＨ５〜９、さらに好ましくはｐＨ６〜８の範囲内にあることを意味する。
【００７３】
また、高温水６０の液性が中性側に大きくシフトして中性、弱酸性または弱アルカリ性になると、防食剤１１の表面電位が低下するため、本発明の腐食抑制剤注入方法の第１の実施形態は従来の方法に比べて、金属構造材６５に対する防食剤１１の防食効果が高くなる。
【００７４】
酸化体２５は、防食剤−ｐＨ調整剤複合体１０Ａのアルカリ性型ｐＨ調整剤１２Ａを酸化した際に自身が還元されて、図１（Ｂ）に示されるように、酸化体の還元生成物４５になる。
【００７５】
［第１の実施形態において、放射線を照射した状態で防食剤−ｐＨ調整剤複合体と酸化体とを注入する方法の作用］
次に、放射線を照射した状態で防食剤−ｐＨ調整剤複合体と酸化体とを注入する方法の作用について説明する。
【００７６】
本発明の腐食抑制剤注入方法の第１の実施形態で放射線を照射する方法のうち、放射線を照射した状態で防食剤−ｐＨ調整剤複合体と酸化体とを注入する方法の作用は、本発明の腐食抑制剤注入方法の第１の実施形態で放射線を照射する方法のうち、防食剤−ｐＨ調整剤複合体と酸化体とを注入した後に放射線を照射する方法の作用に比較して、高温水中の酸化体が防食剤−ｐＨ調整剤複合体のアルカリ性型ｐＨ調整剤を速やかに酸化する点、で異なり、他の作用は同じである。このため、作用が重複する部分については、説明を省略または簡略化する。
【００７７】
図１および図２を参照して作用を説明する。
【００７８】
はじめに、放射線場７０の高温水６０に、防食剤１１とアルカリ性型ｐＨ調整剤１２Ａとからなる防食剤−ｐＨ調整剤複合体１０Ａと、酸化体２５とが注入されると、図１（Ａ）および図２（Ａ）に示されるように、高温水６０中には防食剤−ｐＨ調整剤複合体１０Ａと酸化体２５とが存在する。このため、高温水６０に、防食剤−ｐＨ調整剤複合体１０Ａと酸化体２５とが注入された直後で、アルカリ性型ｐＨ調整剤１２Ａが酸化体２５で充分に酸化されていない状態では、高温水６０は、アルカリ性型ｐＨ調整剤１２ＡによりｐＨ調整されてアルカリ性になる。
【００７９】
しかし、放射線場７０の高温水６０には放射線７５が照射されているため、図１（Ａ）に示されるように、高温水６０中の酸化体２５は、速やかに、防食剤−ｐＨ調整剤複合体１０Ａに接近し、防食剤−ｐＨ調整剤複合体１０Ａのアルカリ性型ｐＨ調整剤１２Ａを酸化する。
【００８０】
また、放射線場７０の高温水６０には放射線７５が照射されているため、防食剤−ｐＨ調整剤複合体１０Ａの防食剤１１が速やかに光触媒反応を生じる。この光触媒反応により、高温水６０中からスーパーオキサイドラジカル・Ｏ２−およびヒドロキシルラジカル・ＯＨ等の酸化体２５も生成される。
【００８１】
このため、高温水６０中の酸化体２５には、高温水６０に注入された酸化体２５に加え、光触媒反応により高温水６０中から生成されるスーパーオキサイドラジカル・Ｏ２−等の酸化体２５も含まれる。
【００８２】
これ以後の作用は、本発明の腐食抑制剤注入方法の第１の実施形態で放射線を照射する方法のうち、防食剤−ｐＨ調整剤複合体と酸化体とを注入した後に放射線を照射する方法の作用と同じであるため、説明を省略する。
【００８３】
＜第１の実施形態において紫外線を照射する方法の作用＞
紫外線を照射する方法の作用について説明する。
【００８４】
図３は、本発明の腐食抑制剤注入方法の第１および後述する第２の実施形態で紫外線を照射した場合における防食剤の付着過程を説明する概略図である。
【００８５】
具体的には、図３（Ａ）は、紫外線照射環境において、防食剤−ｐＨ調整剤複合体が酸化体で酸化される前の様子を模式的に示す概略図である。また、図３（Ｂ）は、紫外線照射環境において、防食剤−ｐＨ調整剤複合体が酸化体で酸化された後の様子を模式的に示す概略図である。
【００８６】
なお、図３は、図１に比較して、放射線場７０が紫外線照射環境８０になる点、および放射線７５が紫外線８５になる点以外は同じであるため、同じ構成を同じ符号で示し、構成の説明を省略する。
【００８７】
図４は、本発明の腐食抑制剤注入方法の第１および後述する第２の実施形態で紫外線を照射した場合における防食剤−ｐＨ調整剤複合体の変化を説明する概略図である。
【００８８】
具体的には、図４（Ａ）は、紫外線の照射前において、アルカリ性の高温水中に防食剤−ｐＨ調整剤複合体が存在する様子を模式的に示す概略図である。また、図４（Ｂ）は、紫外線の照射後において、防食剤−ｐＨ調整剤複合体のｐＨ調整剤が酸化されてｐＨ調整剤の酸化生成物が生成し、高温水が中性側にシフトする様子を模式的に示す概略図である。さらに、図４（Ｃ）は、紫外線の照射後において、中性、弱酸性または弱アルカリ性の高温水中で、ｐＨ調整剤の酸化生成物が防食剤から脱離する様子を模式的に示す概略図である。
【００８９】
なお、図４は、図２に比較して、放射線７５が紫外線８５になる点以外は同じであるため、同じ構成を同じ符号で示し、構成の説明を省略する。
【００９０】
本発明の腐食抑制剤注入方法の第１の実施形態で紫外線を照射する方法には、防食剤−ｐＨ調整剤複合体と酸化体とを注入した後に紫外線を照射する方法と、紫外線を照射した状態で防食剤−ｐＨ調整剤複合体と酸化体とを注入する方法とがある。
【００９１】
本発明の腐食抑制剤注入方法の第１の実施形態で紫外線を照射する方法の作用は、本発明の腐食抑制剤注入方法の第１の実施形態で放射線を照射する方法の作用に比較して、放射線場７０が紫外線照射環境８０になる点、および放射線７５が紫外線８５になる点以外は同じである。
【００９２】
すなわち、本発明の腐食抑制剤注入方法の第１の実施形態で紫外線を照射する方法の作用は、本発明の腐食抑制剤注入方法の第１の実施形態で放射線を照射する方法の作用の説明部分において、図１を図３と読み替え、図２を図４と読み替え、放射線場７０を紫外線照射環境８０と読み替え、かつ放射線７５を紫外線８５と読み替えることにより、説明することができる。
【００９３】
具体的には、これらの読み替えにより、本発明の腐食抑制剤注入方法の第１の実施形態で紫外線を照射する方法のうち、防食剤−ｐＨ調整剤複合体と酸化体とを注入した後に紫外線を照射する方法と、紫外線を照射した状態で防食剤−ｐＨ調整剤複合体と酸化体とを注入する方法との両方の場合の作用について、説明することができる。
【００９４】
このため、本発明の腐食抑制剤注入方法の第１の実施形態で紫外線を照射する方法の作用の説明を省略する。
【００９５】
（第１の実施形態の効果）
本発明の腐食抑制剤注入方法の第１の実施形態によれば、従来の腐食抑制剤注入方法に比べて、防食剤１１の金属構造材６５への付着速度が加速される。
【００９６】
［第２の実施形態］
本発明の腐食抑制剤注入方法の第２の実施形態は、金属構造材の表面に接液する高温水に、防食剤とこの防食剤の表面に付着したｐＨ調整剤とからなる防食剤−ｐＨ調整剤複合体を注入し、放射線または紫外線を照射する腐食抑制剤注入方法であって、放射線または紫外線の照射により、防食剤が高温水から酸化体を生成する腐食抑制剤注入方法である。
【００９７】
本発明の腐食抑制剤注入方法の第２の実施形態は、本発明の腐食抑制剤注入方法の第１の実施形態に比較して、高温水に酸化体を注入する必要がない点、および放射線または紫外線の照射により防食剤が高温水から酸化体を生成する点で異なり、他の点は同じである。このため、本発明の腐食抑制剤注入方法の第２の実施形態の構成および作用の説明のうち、本発明の腐食抑制剤注入方法の第１の実施形態と同じ構成および作用についての説明は省略または簡略化する。
【００９８】
本発明の腐食抑制剤注入方法の第２の実施形態において、高温水に酸化体を注入する必要がない理由は、放射線または紫外線の照射により防食剤が高温水から酸化体を生成するからである。
【００９９】
このため、本発明の腐食抑制剤注入方法の第２の実施形態によれば、高温水に酸化体を注入する必要がないため、経済的であるとともに、注入した酸化体に由来する不純物が高温水中に残存して高温水の純度が低下することが抑制される。
【０１００】
本発明の腐食抑制剤注入方法の第２の実施形態において、放射線または紫外線の照射により防食剤が高温水中に生成する酸化体は、通常、スーパーオキサイドラジカル・Ｏ２−およびヒドロキシルラジカル・ＯＨの少なくともいずれか一方である。スーパーオキサイドラジカル・Ｏ２−およびヒドロキシルラジカル・ＯＨは、放射線または紫外線の照射により、防食剤−ｐＨ調整剤複合体の防食剤が光触媒反応を生じることで、高温水の水から生成される。
【０１０１】
（作用）
本発明の腐食抑制剤注入方法の第２の実施形態の作用について、図１〜図４を参照して説明する。
【０１０２】
本発明の腐食抑制剤注入方法の第２の実施形態には、放射線を照射する方法と、紫外線を照射する方法とがある。本発明の腐食抑制剤注入方法の第２の実施形態のうち、放射線を照射する方法の作用については図１および図２を参照して説明し、紫外線を照射する方法の作用については図３および図４を参照して説明する。はじめに、放射線を照射する方法の作用について説明する。
【０１０３】
＜第２の実施形態において放射線を照射する方法の作用＞
本発明の腐食抑制剤注入方法の第２の実施形態で放射線を照射する方法には、防食剤−ｐＨ調整剤複合体を注入した後に放射線を照射する方法と、放射線を照射した状態で防食剤−ｐＨ調整剤複合体を注入する方法とがある。はじめに、防食剤−ｐＨ調整剤複合体を注入した後に放射線を照射する方法の作用について説明する。
【０１０４】
［第２の実施形態において、防食剤−ｐＨ調整剤複合体を注入した後に放射線を照射する方法の作用］
第２の実施形態では、防食剤−ｐＨ調整剤複合体１０を構成するｐＨ調整剤１２がアルカリ性型ｐＨ調整剤１２Ａであり、防食剤−ｐＨ調整剤複合体１０が防食剤１１とアルカリ性型ｐＨ調整剤１２Ａとからなる防食剤−ｐＨ調整剤複合体１０Ａになっている。
【０１０５】
はじめに、図１（Ａ）および図２（Ａ）に示されるように、放射線場７０の高温水６０に、防食剤１１とアルカリ性型ｐＨ調整剤１２Ａとからなる防食剤−ｐＨ調整剤複合体１０Ａが注入され、かつ図１（Ａ）に示される放射線７５が照射される前の状態では、高温水６０は、アルカリ性型ｐＨ調整剤１２ＡによりｐＨ調整されてアルカリ性になっている。
【０１０６】
なお、図１（Ａ）では、アルカリ性型ｐＨ調整剤１２Ａの全てが、防食剤−ｐＨ調整剤複合体１０Ａの防食剤１１に吸着している状態を示しているが、本発明では、防食剤−ｐＨ調整剤複合体１０Ａのアルカリ性型ｐＨ調整剤１２Ａの一部が防食剤１１から脱離して高温水６０中に存在していてもよい。
【０１０７】
次に、放射線場７０で高温水６０に放射線７５が照射されると、図１（Ａ）に示されるように、高温水６０中の防食剤−ｐＨ調整剤複合体１０Ａの防食剤１１が光触媒反応を生じ、この光触媒反応により、防食剤１１の表面または近傍で高温水６０からスーパーオキサイドラジカル・Ｏ２−およびヒドロキシルラジカル・ＯＨ等の酸化体２５が生成される。
【０１０８】
高温水６０中で生成された酸化体２５は、図１（Ａ）に示されるように、防食剤−ｐＨ調整剤複合体１０Ａのアルカリ性型ｐＨ調整剤１２Ａを酸化する。
【０１０９】
防食剤−ｐＨ調整剤複合体１０Ａのアルカリ性型ｐＨ調整剤１２Ａは、酸化体２５で酸化されると、図２（Ｂ）に示されるように、ｐＨ調整剤の酸化生成物４２に変化する。ｐＨ調整剤の酸化生成物４２は、酸化前のアルカリ性型ｐＨ調整剤１２Ａに比較して高温水６０をアルカリ性にするｐＨ調整力が小さくなるため、高温水６０の液性はアルカリ性から中性側にシフトする。
【０１１０】
これ以後の作用は、本発明の腐食抑制剤注入方法の第１の実施形態で放射線を照射する方法のうち、防食剤−ｐＨ調整剤複合体と酸化体とを注入した後に放射線を照射する方法の作用と同じであるため、説明を省略する。
【０１１１】
［第２の実施形態において、放射線を照射した状態で防食剤−ｐＨ調整剤複合体を注入する方法の作用］
次に、放射線を照射した状態で防食剤−ｐＨ調整剤複合体を注入する方法の作用について説明する。
【０１１２】
本発明の腐食抑制剤注入方法の第２の実施形態で放射線を照射する方法のうち、放射線を照射した状態で防食剤−ｐＨ調整剤複合体を注入する方法の作用は、本発明の腐食抑制剤注入方法の第２の実施形態で放射線を照射する方法のうち、防食剤−ｐＨ調整剤複合体を注入した後に放射線を照射する方法の作用に比較して、高温水中の酸化体が防食剤−ｐＨ調整剤複合体のアルカリ性型ｐＨ調整剤を速やかに酸化する点、で異なり、他の作用は同じである。このため、作用が重複する部分については、説明を省略または簡略化する。
【０１１３】
図１および図２を参照して作用を説明する。
【０１１４】
はじめに、放射線場７０の高温水６０に、防食剤１１とアルカリ性型ｐＨ調整剤１２Ａとからなる防食剤−ｐＨ調整剤複合体１０Ａが注入されると、図１（Ａ）および図２（Ａ）に示されるように、高温水６０中には防食剤−ｐＨ調整剤複合体１０Ａが存在する。このため、高温水６０に、防食剤−ｐＨ調整剤複合体１０Ａが注入された直後は、高温水６０は、アルカリ性型ｐＨ調整剤１２ＡによりｐＨ調整されてアルカリ性になる。
【０１１５】
しかし、放射線場７０の高温水６０には放射線７５が照射されているため、高温水６０中の防食剤−ｐＨ調整剤複合体１０Ａの防食剤１１が速やかに光触媒反応を生じる。この光触媒反応により、防食剤１１の表面または近傍で高温水６０からスーパーオキサイドラジカル・Ｏ２−およびヒドロキシルラジカル・ＯＨ等の酸化体２５が生成される。
【０１１６】
高温水６０中で生成された酸化体２５は、図１（Ａ）に示されるように、防食剤−ｐＨ調整剤複合体１０Ａのアルカリ性型ｐＨ調整剤１２Ａを酸化する。
【０１１７】
防食剤−ｐＨ調整剤複合体１０Ａのアルカリ性型ｐＨ調整剤１２Ａは、酸化体２５で酸化されると、図２（Ｂ）に示されるように、ｐＨ調整剤の酸化生成物４２に変化する。ｐＨ調整剤の酸化生成物４２は、酸化前のアルカリ性型ｐＨ調整剤１２Ａに比較して高温水６０をアルカリ性にするｐＨ調整力が小さくなるため、高温水６０の液性はアルカリ性から中性側にシフトする。
【０１１８】
これ以後の作用は、本発明の腐食抑制剤注入方法の第１の実施形態で放射線を照射する方法のうち、防食剤−ｐＨ調整剤複合体と酸化体とを注入した後に放射線を照射する方法の作用と同じであるため、説明を省略する。
【０１１９】
＜第２の実施形態において紫外線を照射する方法の作用＞
紫外線を照射する方法の作用について説明する。
【０１２０】
本発明の腐食抑制剤注入方法の第２の実施形態で紫外線を照射する方法には、防食剤−ｐＨ調整剤複合体を注入した後に紫外線を照射する方法と、紫外線を照射した状態で防食剤−ｐＨ調整剤複合体を注入する方法とがある。
【０１２１】
本発明の腐食抑制剤注入方法の第２の実施形態で紫外線を照射する方法の作用は、本発明の腐食抑制剤注入方法の第２の実施形態で放射線を照射する方法の作用に比較して、放射線場７０が紫外線照射環境８０になる点、および放射線７５が紫外線８５になる点以外は同じである。
【０１２２】
すなわち、本発明の腐食抑制剤注入方法の第２の実施形態で紫外線を照射する方法の作用は、本発明の腐食抑制剤注入方法の第２の実施形態で放射線を照射する方法の作用の説明部分において、図１を図３と読み替え、図２を図４と読み替え、放射線場７０を紫外線照射環境８０と読み替え、かつ放射線７５を紫外線８５と読み替えることにより、説明することができる。
【０１２３】
具体的には、これらの読み替えにより、本発明の腐食抑制剤注入方法の第２の実施形態で紫外線を照射する方法のうち、防食剤−ｐＨ調整剤複合体を注入した後に紫外線を照射する方法と、紫外線を照射した状態で防食剤−ｐＨ調整剤複合体を注入する方法との両方の場合の作用について、説明することができる。
【０１２４】
このため、本発明の腐食抑制剤注入方法の第２の実施形態で紫外線を照射する方法の作用の説明を省略する。
【０１２５】
（第２の実施形態の効果）
本発明の腐食抑制剤注入方法の第２の実施形態によれば、従来の腐食抑制剤注入方法に比べて、防食剤１１の金属構造材６５への付着速度が加速される。
【０１２６】
また、本発明の腐食抑制剤注入方法の第２の実施形態によれば、本発明の腐食抑制剤注入方法の第１の実施形態に比べて、高温水に酸化体を注入する必要がないため、経済的であるとともに、注入した酸化体に由来する不純物が高温水中に残存して高温水の純度が低下することが抑制される。
【０１２７】
［第３の実施形態］
本発明の腐食抑制剤注入方法の第３の実施形態は、金属構造材の表面に接液する高温水に、防食剤とこの防食剤の表面に付着したｐＨ調整剤とからなる防食剤−ｐＨ調整剤複合体と、還元体とを注入し、放射線または紫外線を照射する腐食抑制剤注入方法である。
【０１２８】
本発明の腐食抑制剤注入方法の第３の実施形態は、本発明の腐食抑制剤注入方法の第１の実施形態に比較して、高温水に酸化体を注入することに代えて高温水に還元体を注入する点、防食剤−ｐＨ調整剤複合体の防食剤が、表面にｐＨ調整剤と還元体とが反応する活性点を有する点、防食剤−ｐＨ調整剤複合体を構成する防食剤としてｐ型半導体が好ましい点、防食剤−ｐＨ調整剤複合体を構成するｐＨ調整剤として酸性型ｐＨ調整剤が好ましい点、および放射線または紫外線の照射により、防食剤−ｐＨ調整剤複合体の防食剤の表面および高温水中の少なくとも一方に存在するｐＨ調整剤を、還元体で還元してｐＨ調整剤のｐＨ調整力を変化させる点で異なり、他の点は同じである。
【０１２９】
このため、本発明の腐食抑制剤注入方法の第３の実施形態の構成および作用の説明のうち、本発明の腐食抑制剤注入方法の第１の実施形態と同じ構成および作用についての説明は省略または簡略化する。
【０１３０】
本発明の腐食抑制剤注入方法の第３の実施形態で用いられる金属構造材および高温水としては、本発明の腐食抑制剤注入方法の第１の実施形態で用いられる金属構造材および高温水と同じものが用いられる。
【０１３１】
高温水の温度は、通常１００〜３５０℃、好ましくは１２０〜１８０℃である。高温水の温度が１００〜３５０℃であると、防食剤−ｐＨ調整剤複合体において防食剤表面に付着したｐＨ調整剤が防食剤表面から脱離して防食剤の表面エネルギーを変化させ、防食剤が金属構造材に付着しやすくなるため好ましい。また、高温水の温度が１００〜３５０℃であると、防食剤−ｐＨ調整剤複合体において防食剤表面に付着したまたは高温水中に存在するｐＨ調整剤が還元体で還元されやすくなるため好ましい。
【０１３２】
（防食剤−ｐＨ調整剤複合体）
本発明の腐食抑制剤注入方法の第３の実施形態では高温水に防食剤−ｐＨ調整剤複合体が注入される。防食剤−ｐＨ調整剤複合体は、防食剤とこの防食剤の表面に吸着したｐＨ調整剤とからなる。
【０１３３】
＜防食剤＞
防食剤は、金属構造材に付着して金属構造材に防食効果を付与する固体の物質である。防食剤としては、金属構造材に対する充分な防食効果を有するとともに、放射線または紫外線の照射により光触媒反応を生じる、光触媒が用いられる。また、光触媒としては、たとえば半導体が用いられる。
【０１３４】
半導体のうち、ｐ型半導体は、放射線または紫外線の照射により光触媒反応が生じ、ｐ型半導体の表面およびこの表面の近傍の高温水中で、高温水から還元体を生成し、還元体量を増加させることにより、防食剤の金属構造材への付着速度が増加するため好ましい。
【０１３５】
ｐ型半導体としては、たとえば、酸化鉄Ｆｅ３Ｏ４、酸化クロムＣｒ２Ｏ３、および酸化ニッケルＮｉＯから選ばれる１種以上の酸化物が用いられる。酸化鉄Ｆｅ３Ｏ４、酸化クロムＣｒ２Ｏ３、および酸化ニッケルＮｉＯは、光触媒性能が高くかつ安定しているため好ましい。
【０１３６】
防食剤の形態は特に限定されないが、通常、粉末状である。防食剤が粉末状の場合、防食剤の平均粒径は、通常１μｍ以下、好ましくは０．０２μｍ〜１μｍ、さらに好ましくは０．０２μｍ〜０．３μｍである。
【０１３７】
防食剤の平均粒径が１μｍ以下であると、防食剤が金属構造材の表面に付着しやすいとともに防食剤の表面積が大きくなることにより、金属構造材の腐食電位を低下させる効果が大きくなるため、好ましい。
【０１３８】
防食剤は、その表面に、防食剤に吸着しているｐＨ調整剤と、還元体とが反応する活性点を有する。ここで、活性点とは、防食剤の露出した表面であって、かつｐＨ調整剤と還元体との反応が生じる部位を意味する。このため、防食剤の露出した表面であっても、ｐＨ調整剤と還元体との反応が生じない部位は、活性点ではない。防食剤表面の活性点は、防食剤表面の化学研磨や物理研磨等により形成される。
【０１３９】
＜ｐＨ調整剤＞
ｐＨ調整剤は、高温水のｐＨを調整するものである。本発明の腐食抑制剤注入方法の第３の実施形態では、ｐＨ調整剤として、高温水への添加により高温水のｐＨを低くする酸性型ｐＨ調整剤が用いられる。
【０１４０】
酸性型ｐＨ調整剤としては、たとえば、窒素、硫黄および炭素から選ばれる１種以上の元素を含む、無機化合物または有機化合物が用いられる。無機化合物としては、たとえば、ギ酸、シュウ酸、炭酸、硫酸、塩酸またはこれらの塩が挙げられる。有機化合物としては、たとえば、クエン酸、グルコン酸、リンゴ酸またはこれらの塩が挙げられる。
【０１４１】
なお、ｐＨ調整剤が液体の場合は、防食剤−ｐＨ調整剤複合体は、防食剤の表面にｐＨ調整剤が濡れるという形態をとり、高温水に注入されるとｐＨ調整剤が防食剤の表面から脱離しやすくなる。本発明では、防食剤−ｐＨ調整剤複合体が高温水に注入されても、還元体で還元されるまでは防食剤−ｐＨ調整剤複合体のｐＨ調整剤が防食剤の表面に吸着し続けることが望ましい。このため、防食剤の表面に吸着するｐＨ調整剤は、微粉末等のような防食剤の表面に吸着しやすい固体状、またはペースト状であることが好ましい。
【０１４２】
ｐＨ調整剤が酸性型ｐＨ調整剤である防食剤−ｐＨ調整剤複合体が、高温水に注入されると、防食剤−ｐＨ調整剤複合体が添加された後の高温水は、放射線または紫外線の照射前の液性が酸性になる。
【０１４３】
ｐＨ調整剤が酸性型ｐＨ調整剤である場合、防食剤−ｐＨ調整剤複合体が注入された高温水のｐＨは、たとえば、５未満である。
【０１４４】
防食剤−ｐＨ調整剤複合体は、ｐＨ調整剤が固体またはペースト状であるときは、たとえば、防食剤とｐＨ調整剤とを混合して、防食剤の表面にｐＨ調整剤を吸着させることにより得られる。ここで、ｐＨ調整剤がペースト状とは、ｐＨ調整剤自体がペースト状である態様と、ｐＨ調整剤自体が固体でこのｐＨ調整剤をペースト中に混合した態様との両方を含む意味である。
【０１４５】
また、防食剤−ｐＨ調整剤複合体は、ｐＨ調整剤が液体であるときは、たとえば、ｐＨ調整剤中に防食剤を投入して、防食剤の表面にｐＨ調整剤を吸着させることにより得られる。
【０１４６】
（還元体）
還元体は、ｐＨ調整剤を還元する還元剤である。還元体としては、水素化アルミニウムリチウム、水素化ホウ素ナトリウム、水素化ジイソブチルアルミニウム、シュウ酸、ギ酸、鉄(II)イオン、スズ(II)イオン、および亜硫酸塩から選ばれる１種以上が用いられる。
【０１４７】
本発明の腐食抑制剤注入方法の第３の実施形態では、金属構造材の表面に接液する高温水に、防食剤−ｐＨ調整剤複合体と、還元体とが注入される。防食剤−ｐＨ調整剤複合体および還元体の高温水への注入の順番は、特に限定されない。たとえば、防食剤−ｐＨ調整剤複合体と還元体とは、高温水に同時に注入されてもよいし、いずれか一方が注入された後に他方が注入されるのでもよい。
【０１４８】
（放射線または紫外線）
本発明の腐食抑制剤注入方法の第３の実施形態において、放射線または紫外線は、防食剤−ｐＨ調整剤複合体の防食剤の表面および高温水中の少なくとも一方に存在するｐＨ調整剤を、還元体で還元する反応を促進するとともに、高温水から新たに還元体を生成するものである。
【０１４９】
ここで、高温水中に存在するｐＨ調整剤とは、防食剤−ｐＨ調整剤複合体の防食剤の表面から脱離して、高温水中に存在するｐＨ調整剤を意味する。
【０１５０】
また、ｐＨ調整剤を還元する還元体とは、防食剤−ｐＨ調整剤複合体とともに高温水に注入された還元体と、高温水から新たに生成される還元体とを含む意味である。
【０１５１】
なお、防食剤−ｐＨ調整剤複合体とともに高温水に注入された還元体とは、上記のとおり、水素化アルミニウムリチウム、水素化ホウ素ナトリウム、水素化ジイソブチルアルミニウム、シュウ酸、ギ酸、鉄(II)イオン、スズ(II)イオン、および亜硫酸塩から選ばれる１種以上を意味する。
【０１５２】
放射線としては、たとえば、α線、γ線、または中性子線が用いられる。α線、γ線、または中性子線は、還元体によるｐＨ調整剤の還元反応を充分に促進するとともに、高温水から新たに還元体を生成する効率が高いため好ましい。
【０１５３】
紫外線としては、たとえば、波長２００〜３８０ｎｍの近紫外線、波長１０〜２００ｎｍの遠紫外線等が用いられる。近紫外線は、ピーク波長が、通常２００〜３００ｎｍ、好ましくは２３０〜２７０ｎｍの範囲内にあることが望ましい。
【０１５４】
本発明の腐食抑制剤注入方法の第３の実施形態では、上記のように、放射線または紫外線の照射により、防食剤−ｐＨ調整剤複合体の防食剤の表面および高温水中の少なくとも一方に存在するｐＨ調整剤を、還元体で還元することにより、ｐＨ調整剤を化学変化させて、ｐＨ調整剤のｐＨ調整力を変化させる。ここで、ｐＨ調整力が変化するとは、ｐＨ調整力を失うこと、およびｐＨ調整力が弱くなることの両方を含む意味である。
【０１５５】
本発明の腐食抑制剤注入方法の第３の実施形態では、ｐＨ調整剤として、高温水への添加により高温水のｐＨを低くする酸性型ｐＨ調整剤が用いられる。このため、防食剤−ｐＨ調整剤複合体が添加された後の高温水は、防食剤−ｐＨ調整剤複合体において防食剤表面に付着した、または防食剤表面から脱着して高温水中に存在する酸性型ｐＨ調整剤によりｐＨ調整され、放射線または紫外線の照射前の液性が酸性になっている。
【０１５６】
この酸性型ｐＨ調整剤は、還元体で還元されてｐＨ調整力が変化すると、高温水のｐＨを酸性に維持することが困難になるため、高温水のｐＨは、酸性から中性側にシフトする。
【０１５７】
高温水のｐＨが酸性から中性側にシフトすると、高温水６０の液性が酸性の場合に比べて防食剤の凝集速度が増加するため、防食剤の金属構造材への付着速度および防食剤同士の付着速度が増加する。
【０１５８】
このため、本発明の腐食抑制剤注入方法の第３の実施形態によれば、従来の腐食抑制剤注入方法に比べて、防食剤の金属構造材への付着速度が加速される。
【０１５９】
中性側にシフトした後の高温水の液性は、中性、弱酸性または弱アルカリ性であると、防食剤の金属構造材への付着速度が加速されるため好ましい。具体的には、中性側にシフトした後の高温水は、通常ｐＨ４〜１０、好ましくはｐＨ５〜９、さらに好ましくはｐＨ６〜８の範囲内にあることが望ましい。
【０１６０】
（作用）
本発明の腐食抑制剤注入方法の第３の実施形態の作用について、図面を参照して説明する。
【０１６１】
本発明の腐食抑制剤注入方法の第３の実施形態には、放射線を照射する方法と、紫外線を照射する方法とがある。はじめに、放射線を照射する方法の作用について説明する。
【０１６２】
＜第３の実施形態において放射線を照射する方法の作用＞
図５は、本発明の腐食抑制剤注入方法の第３および後述する第４の実施形態で放射線を照射した場合における防食剤の付着過程を説明する概略図である。
【０１６３】
具体的には、図５（Ａ）は、放射線場において、防食剤−ｐＨ調整剤複合体が還元体で還元される前の様子を模式的に示す概略図である。また、図５（Ｂ）は、放射線場において、防食剤−ｐＨ調整剤複合体が還元体で還元された後の様子を模式的に示す概略図である。
【０１６４】
図６は、本発明の腐食抑制剤注入方法の第３および後述する第４の実施形態で放射線を照射した場合における防食剤−ｐＨ調整剤複合体の変化を説明する概略図である。
【０１６５】
具体的には、図６（Ａ）は、放射線の照射前において、酸性の高温水中に防食剤−ｐＨ調整剤複合体が存在する様子を模式的に示す概略図である。また、図６（Ｂ）は、放射線の照射後において、防食剤−ｐＨ調整剤複合体のｐＨ調整剤が還元されてｐＨ調整剤の還元生成物が生成し、高温水が中性側にシフトする様子を模式的に示す概略図である。さらに、図６（Ｃ）は、放射線の照射後において、中性、弱酸性または弱アルカリ性の高温水中で、ｐＨ調整剤の還元生成物が防食剤から脱離する様子を模式的に示す概略図である。
【０１６６】
なお、本発明の腐食抑制剤注入方法の第３の実施形態で放射線を照射する方法には、防食剤−ｐＨ調整剤複合体と還元体とを注入した後に放射線を照射する方法と、放射線を照射した状態で防食剤−ｐＨ調整剤複合体と還元体とを注入する方法とがある。はじめに、防食剤−ｐＨ調整剤複合体と還元体を注入した後に放射線を照射する方法の作用について説明する。
【０１６７】
［第３の実施形態において、防食剤−ｐＨ調整剤複合体と還元体とを注入した後に放射線を照射する方法の作用］
第３の実施形態では、防食剤−ｐＨ調整剤複合体１０を構成するｐＨ調整剤１２が酸性型ｐＨ調整剤１２Ｂであり、防食剤−ｐＨ調整剤複合体１０が防食剤１１と酸性型ｐＨ調整剤１２Ｂとからなる防食剤−ｐＨ調整剤複合体１０Ｂになっている。
【０１６８】
はじめに、図５（Ａ）および図６（Ａ）に示されるように、放射線場７０の高温水６０に、防食剤１１と酸性型ｐＨ調整剤１２Ｂとからなる防食剤−ｐＨ調整剤複合体１０Ｂと、還元体３５とが注入され、かつ図５（Ａ）に示される放射線７５が照射される前の状態では、高温水６０は、酸性型ｐＨ調整剤１２ＢによりｐＨ調整されて酸性になっている。
【０１６９】
なお、図５（Ａ）では、酸性型ｐＨ調整剤１２Ｂの全てが、防食剤−ｐＨ調整剤複合体１０Ｂの防食剤１１に吸着している状態を示しているが、本発明では、防食剤−ｐＨ調整剤複合体１０Ｂの酸性型ｐＨ調整剤１２Ｂの一部が防食剤１１から脱離して高温水６０中に存在していてもよい。
【０１７０】
次に、放射線場７０で高温水６０に放射線７５が照射されると、図５（Ａ）に示されるように、高温水６０中の還元体３５は、防食剤−ｐＨ調整剤複合体１０Ｂに接近し、防食剤−ｐＨ調整剤複合体１０Ｂの酸性型ｐＨ調整剤１２Ｂを還元する。
【０１７１】
また、放射線７５の照射により、防食剤−ｐＨ調整剤複合体１０Ｂの防食剤１１は光触媒反応を生じる。この光触媒反応により、防食剤１１の表面または近傍で高温水６０から還元体３５が生成される。このため、高温水６０中の還元体３５には、高温水６０に注入された還元体３５に加え、光触媒反応により高温水６０中から生成される還元体３５も含まれる。
【０１７２】
防食剤−ｐＨ調整剤複合体１０Ｂの酸性型ｐＨ調整剤１２Ｂは、還元体３５で還元されると、図６（Ｂ）に示されるように、ｐＨ調整剤の還元生成物５２に変化する。ｐＨ調整剤の還元生成物５２は、還元前の酸性型ｐＨ調整剤１２Ｂに比較して高温水６０を酸性にするｐＨ調整力が小さくなるため、高温水６０の液性は酸性から中性側にシフトする。
【０１７３】
還元体３５による酸性型ｐＨ調整剤１２Ｂの還元が充分に進行し、酸性型ｐＨ調整剤１２ＢのｐＨ調整力が変化して、高温水６０の液性が中性側に大きくシフトすると、酸性型ｐＨ調整剤１２Ｂから生成したｐＨ調整剤の還元生成物５２は、図５（Ｂ）および図６（Ｃ）に示されるように、防食剤１１から脱離する。ｐＨ調整剤の還元生成物５２が脱離して露出した防食剤１１は、図５（Ｂ）に示されるように、金属構造材６５の表面に付着する。
【０１７４】
なお、高温水６０の液性が中性側に大きくシフトして中性、弱酸性または弱アルカリ性になると、高温水６０の液性が酸性の場合に比べて防食剤１１の凝集速度が増加するため、本発明の腐食抑制剤注入方法の第３の実施形態は、従来の方法に比べて、防食剤１１の金属構造材６５への付着速度および防食剤１１同士の付着速度が増加する。
【０１７５】
ここで、中性、弱酸性または弱アルカリ性とは、具体的には、高温水６０の液性が、通常ｐＨ４〜１０、好ましくはｐＨ５〜９、さらに好ましくはｐＨ６〜８の範囲内にあることを意味する。
【０１７６】
また、高温水６０の液性が中性側に大きくシフトして中性、弱酸性または弱アルカリ性になると、防食剤１１の表面電位が低下するため、本発明の腐食抑制剤注入方法の第３の実施形態は従来の方法に比べて、金属構造材６５に対する防食剤１１の防食効果が高くなる。
【０１７７】
還元体３５は、防食剤−ｐＨ調整剤複合体１０Ｂの酸性型ｐＨ調整剤１２Ｂを還元した際に自身が酸化されて、図５（Ｂ）に示されるように、還元体の酸化生成物５５になる。
【０１７８】
［第３の実施形態において、放射線を照射した状態で防食剤−ｐＨ調整剤複合体と還元体とを注入する方法の作用］
次に、放射線を照射した状態で防食剤−ｐＨ調整剤複合体と還元体とを注入する方法の作用について説明する。
【０１７９】
本発明の腐食抑制剤注入方法の第３の実施形態で放射線を照射する方法において、放射線を照射した状態で防食剤−ｐＨ調整剤複合体と還元体とを注入する方法の作用は、本発明の腐食抑制剤注入方法の第３の実施形態で放射線を照射する方法において、防食剤−ｐＨ調整剤複合体と還元体とを注入した後に放射線を照射する方法の作用に比較して、高温水中の還元体が防食剤−ｐＨ調整剤複合体の酸性型ｐＨ調整剤を速やかに還元する点、で異なり、他の作用は同じである。このため、作用が重複する部分については、説明を省略または簡略化する。
【０１８０】
図５および図６を参照して作用を説明する。
【０１８１】
はじめに、放射線場７０の高温水６０に、防食剤１１と酸性型ｐＨ調整剤１２Ｂとからなる防食剤−ｐＨ調整剤複合体１０Ｂと、還元体３５とが注入されると、図５（Ａ）および図６（Ａ）に示されるように、高温水６０中には防食剤−ｐＨ調整剤複合体１０Ｂと還元体３５とが存在する。このため、高温水６０に、防食剤−ｐＨ調整剤複合体１０Ｂと還元体３５とが注入された直後で、酸性型ｐＨ調整剤１２Ｂが還元体３５で充分に酸化されていない状態では、高温水６０は、酸性型ｐＨ調整剤１２ＢによりｐＨ調整されて酸性になる。
【０１８２】
しかし、放射線場７０の高温水６０には放射線７５が照射されているため、図５（Ａ）に示されるように、高温水６０中の還元体３５は、速やかに、防食剤−ｐＨ調整剤複合体１０Ｂに接近し、防食剤−ｐＨ調整剤複合体１０Ｂの酸性型ｐＨ調整剤１２Ｂを還元する。
【０１８３】
また、放射線場７０の高温水６０には放射線７５が照射されているため、防食剤−ｐＨ調整剤複合体１０Ｂの防食剤１１が速やかに光触媒反応を生じる。この光触媒反応により、高温水６０中から還元体３５も生成される。
【０１８４】
このため、高温水６０中の還元体３５には、高温水６０に注入された還元体３５に加え、光触媒反応により高温水６０中から生成される還元体３５も含まれる。
【０１８５】
これ以後の作用は、本発明の腐食抑制剤注入方法の第３の実施形態で放射線を照射する方法のうち、防食剤−ｐＨ調整剤複合体と還元体とを注入した後に放射線を照射する方法の作用と同じであるため、説明を省略する。
【０１８６】
＜第３の実施形態において紫外線を照射する方法の作用＞
紫外線を照射する方法の作用について説明する。
【０１８７】
図７は、本発明の腐食抑制剤注入方法の第３および後述する第４の実施形態で紫外線を照射した場合における防食剤の付着過程を説明する概略図である。
【０１８８】
具体的には、図７（Ａ）は、紫外線照射環境において、防食剤−ｐＨ調整剤複合体が還元体で還元される前の様子を模式的に示す概略図である。また、図７（Ｂ）は、紫外線照射環境において、防食剤−ｐＨ調整剤複合体が還元体で還元された後の様子を模式的に示す概略図である。
【０１８９】
なお、図７は、図５に比較して、放射線場７０が紫外線照射環境８０になる点、および放射線７５が紫外線８５になる点以外は同じであるため、同じ構成を同じ符号で示し、構成の説明を省略する。
【０１９０】
図８は、本発明の腐食抑制剤注入方法の第３および後述する第４の実施形態で紫外線を照射した場合における防食剤−ｐＨ調整剤複合体の変化を説明する概略図である。
【０１９１】
具体的には、図８（Ａ）は、紫外線の照射前において、酸性の高温水中に防食剤−ｐＨ調整剤複合体が存在する様子を模式的に示す概略図である。また、図８（Ｂ）は、紫外線の照射後において、防食剤−ｐＨ調整剤複合体のｐＨ調整剤が還元されてｐＨ調整剤の還元生成物が生成し、高温水が中性側にシフトする様子を模式的に示す概略図である。さらに、図８（Ｃ）は、紫外線の照射後において、中性、弱酸性または弱アルカリ性の高温水中で、ｐＨ調整剤の還元生成物が防食剤から脱離する様子を模式的に示す概略図である。
【０１９２】
なお、図８は、図６に比較して、放射線７５が紫外線８５になる点以外は同じであるため、同じ構成を同じ符号で示し、構成の説明を省略する。
【０１９３】
本発明の腐食抑制剤注入方法の第３の実施形態で紫外線を照射する方法には、防食剤−ｐＨ調整剤複合体と還元体とを注入した後に紫外線を照射する方法と、紫外線を照射した状態で防食剤−ｐＨ調整剤複合体と還元体とを注入する方法とがある。
【０１９４】
本発明の腐食抑制剤注入方法の第３の実施形態で紫外線を照射する方法の作用は、本発明の腐食抑制剤注入方法の第３の実施形態で放射線を照射する方法の作用に比較して、放射線場７０が紫外線照射環境８０になる点、および放射線７５が紫外線８５になる点以外は同じである。
【０１９５】
すなわち、本発明の腐食抑制剤注入方法の第３の実施形態で紫外線を照射する方法の作用は、本発明の腐食抑制剤注入方法の第３の実施形態で放射線を照射する方法の作用の説明部分において、図５を図７と読み替え、図６を図８と読み替え、放射線場７０を紫外線照射環境８０と読み替え、かつ放射線７５を紫外線８５と読み替えることにより、説明することができる。
【０１９６】
具体的には、これらの読み替えにより、本発明の腐食抑制剤注入方法の第３の実施形態で紫外線を照射する方法のうち、防食剤−ｐＨ調整剤複合体と還元体とを注入した後に紫外線を照射する方法と、紫外線を照射した状態で防食剤−ｐＨ調整剤複合体と還元体とを注入する方法との両方の場合の作用について、説明することができる。
【０１９７】
このため、本発明の腐食抑制剤注入方法の第３の実施形態で紫外線を照射する方法の作用の説明を省略する。
【０１９８】
（第３の実施形態の効果）
本発明の腐食抑制剤注入方法の第３の実施形態によれば、従来の腐食抑制剤注入方法に比べて、防食剤１１の金属構造材６５への付着速度が加速される。
【０１９９】
［第４の実施形態］
本発明の腐食抑制剤注入方法の第４の実施形態は、金属構造材の表面に接液する高温水に、防食剤とこの防食剤の表面に付着したｐＨ調整剤とからなる防食剤−ｐＨ調整剤複合体を注入し、放射線または紫外線を照射する腐食抑制剤注入方法であって、放射線または紫外線の照射により、防食剤が高温水から還元体を生成する腐食抑制剤注入方法である。
【０２００】
本発明の腐食抑制剤注入方法の第４の実施形態は、本発明の腐食抑制剤注入方法の第３の実施形態に比較して、高温水に還元体を注入する必要がない点、および放射線または紫外線の照射により防食剤が高温水から還元体を生成する点で異なり、他の点は同じである。このため、本発明の腐食抑制剤注入方法の第４の実施形態の構成および作用の説明のうち、本発明の腐食抑制剤注入方法の第３の実施形態と同じ構成および作用についての説明は省略または簡略化する。
【０２０１】
本発明の腐食抑制剤注入方法の第４の実施形態において、高温水に還元体を注入する必要がない理由は、放射線または紫外線の照射により防食剤が高温水から還元体を生成するからである。
【０２０２】
このため、本発明の腐食抑制剤注入方法の第４の実施形態によれば、高温水に還元体を注入する必要がないため、経済的であるとともに、注入した還元体に由来する不純物が高温水中に残存して高温水の純度が低下することが抑制される。
【０２０３】
（作用）
本発明の腐食抑制剤注入方法の第４の実施形態の作用について、図５〜図８を参照して説明する。
【０２０４】
本発明の腐食抑制剤注入方法の第４の実施形態には、放射線を照射する方法と、紫外線を照射する方法とがある。本発明の腐食抑制剤注入方法の第４の実施形態のうち、放射線を照射する方法の作用については図５および図６を参照して説明し、紫外線を照射する方法の作用については図７および図８を参照して説明する。はじめに、放射線を照射する方法の作用について説明する。
【０２０５】
＜第４の実施形態において放射線を照射する方法の作用＞
本発明の腐食抑制剤注入方法の第４の実施形態で放射線を照射する方法には、防食剤−ｐＨ調整剤複合体を注入した後に放射線を照射する方法と、放射線を照射した状態で防食剤−ｐＨ調整剤複合体を注入する方法とがある。はじめに、防食剤−ｐＨ調整剤複合体を注入した後に放射線を照射する方法の作用について説明する。
【０２０６】
［第４の実施形態において、防食剤−ｐＨ調整剤複合体を注入した後に放射線を照射する方法の作用］
第４の実施形態では、防食剤−ｐＨ調整剤複合体１０を構成するｐＨ調整剤１２が酸性型ｐＨ調整剤１２Ｂであり、防食剤−ｐＨ調整剤複合体１０が防食剤１１と酸性型ｐＨ調整剤１２Ｂとからなる防食剤−ｐＨ調整剤複合体１０Ｂになっている。
【０２０７】
はじめに、図５（Ａ）および図６（Ａ）に示されるように、放射線場７０の高温水６０に、防食剤１１と酸性型ｐＨ調整剤１２Ｂとからなる防食剤−ｐＨ調整剤複合体１０Ｂが注入され、かつ図５（Ａ）に示される放射線７５が照射される前の状態では、高温水６０は、酸性型ｐＨ調整剤１２ＢによりｐＨ調整されて酸性になっている。
【０２０８】
なお、図５（Ａ）では、酸性型ｐＨ調整剤１２Ｂの全てが、防食剤−ｐＨ調整剤複合体１０Ｂの防食剤１１に吸着している状態を示しているが、本発明では、防食剤−ｐＨ調整剤複合体１０Ｂの酸性型ｐＨ調整剤１２Ｂの一部が防食剤１１から脱離して高温水６０中に存在していてもよい。
【０２０９】
次に、放射線場７０で高温水６０に放射線７５が照射されると、図５（Ａ）に示されるように、高温水６０中の防食剤−ｐＨ調整剤複合体１０Ｂの防食剤１１が光触媒反応を生じ、この光触媒反応により、防食剤１１の表面または近傍で高温水６０から還元体３５が生成される。
【０２１０】
高温水６０中で生成された還元体３５は、図５（Ａ）に示されるように、防食剤−ｐＨ調整剤複合体１０Ｂの酸性型ｐＨ調整剤１２Ｂを還元する。
【０２１１】
防食剤−ｐＨ調整剤複合体１０Ｂの酸性型ｐＨ調整剤１２Ｂは、還元体３５で還元されると、図６（Ｂ）に示されるように、ｐＨ調整剤の還元生成物５２に変化する。ｐＨ調整剤の還元生成物５２は、還元前の酸性型ｐＨ調整剤１２Ｂに比較して高温水６０を酸性にするｐＨ調整力が小さくなるため、高温水６０の液性は酸性から中性側にシフトする。
【０２１２】
これ以後の作用は、本発明の腐食抑制剤注入方法の第３の実施形態で放射線を照射する方法のうち、防食剤−ｐＨ調整剤複合体と還元体とを注入した後に放射線を照射する方法の作用と同じであるため、説明を省略する。
【０２１３】
［第４の実施形態において、放射線を照射した状態で防食剤−ｐＨ調整剤複合体を注入する方法の作用］
次に、放射線を照射した状態で防食剤−ｐＨ調整剤複合体を注入する方法の作用について説明する。
【０２１４】
本発明の腐食抑制剤注入方法の第４の実施形態で放射線を照射する方法のうち、放射線を照射した状態で防食剤−ｐＨ調整剤複合体を注入する方法の作用は、本発明の腐食抑制剤注入方法の第４の実施形態で放射線を照射する方法のうち、防食剤−ｐＨ調整剤複合体を注入した後に放射線を照射する方法の作用に比較して、高温水中の還元体が防食剤−ｐＨ調整剤複合体の酸性型ｐＨ調整剤を速やかに還元する点、で異なり、他の作用は同じである。このため、作用が重複する部分については、説明を省略または簡略化する。
【０２１５】
図５および図６を参照して作用を説明する。
【０２１６】
はじめに、放射線場７０の高温水６０に、防食剤１１と酸性型ｐＨ調整剤１２Ｂとからなる防食剤−ｐＨ調整剤複合体１０Ｂが注入されると、図５（Ａ）および図６（Ａ）に示されるように、高温水６０中には防食剤−ｐＨ調整剤複合体１０Ｂが存在する。このため、高温水６０に、防食剤−ｐＨ調整剤複合体１０Ｂが注入された直後は、高温水６０は、酸性型ｐＨ調整剤１２ＢによりｐＨ調整されて酸性になる。
【０２１７】
しかし、放射線場７０の高温水６０には放射線７５が照射されているため、高温水６０中の防食剤−ｐＨ調整剤複合体１０Ｂの防食剤１１が速やかに光触媒反応を生じる。この光触媒反応により、防食剤１１の表面または近傍で高温水６０から還元体３５が生成される。
【０２１８】
高温水６０中で生成された還元体３５は、図５（Ａ）に示されるように、防食剤−ｐＨ調整剤複合体１０Ｂの酸性型ｐＨ調整剤１２Ｂを還元する。
【０２１９】
防食剤−ｐＨ調整剤複合体１０Ｂの酸性型ｐＨ調整剤１２Ｂは、還元体３５で還元されると、図６（Ｂ）に示されるように、ｐＨ調整剤の還元生成物５２に変化する。ｐＨ調整剤の還元生成物５２は、還元前の酸性型ｐＨ調整剤１２Ｂに比較して高温水６０を酸性にするｐＨ調整力が小さくなるため、高温水６０の液性は酸性から中性側にシフトする。
【０２２０】
これ以後の作用は、本発明の腐食抑制剤注入方法の第３の実施形態で放射線を照射する方法のうち、防食剤−ｐＨ調整剤複合体と還元体とを注入した後に放射線を照射する方法の作用と同じであるため、説明を省略する。
【０２２１】
＜第４の実施形態において紫外線を照射する方法の作用＞
紫外線を照射する方法の作用について説明する。
【０２２２】
本発明の腐食抑制剤注入方法の第４の実施形態で紫外線を照射する方法には、防食剤−ｐＨ調整剤複合体を注入した後に紫外線を照射する方法と、紫外線を照射した状態で防食剤−ｐＨ調整剤複合体を注入する方法とがある。
【０２２３】
本発明の腐食抑制剤注入方法の第４の実施形態で紫外線を照射する方法の作用は、本発明の腐食抑制剤注入方法の第４の実施形態で放射線を照射する方法の作用に比較して、放射線場７０が紫外線照射環境８０になる点、および放射線７５が紫外線８５になる点以外は同じである。
【０２２４】
すなわち、本発明の腐食抑制剤注入方法の第４の実施形態で紫外線を照射する方法の作用は、本発明の腐食抑制剤注入方法の第４の実施形態で放射線を照射する方法の作用の説明部分において、図５を図７と読み替え、図６を図８と読み替え、放射線場７０を紫外線照射環境８０と読み替え、かつ放射線７５を紫外線８５と読み替えることにより、説明することができる。
【０２２５】
具体的には、これらの読み替えにより、本発明の腐食抑制剤注入方法の第４の実施形態で紫外線を照射する方法のうち、防食剤−ｐＨ調整剤複合体を注入した後に紫外線を照射する方法と、紫外線を照射した状態で防食剤−ｐＨ調整剤複合体を注入する方法との両方の場合の作用について、説明することができる。
【０２２６】
このため、本発明の腐食抑制剤注入方法の第４の実施形態で紫外線を照射する方法の作用の説明を省略する。
【０２２７】
（第４の実施形態の効果）
本発明の腐食抑制剤注入方法の第４の実施形態によれば、従来の腐食抑制剤注入方法に比べて、防食剤１１の金属構造材６５への付着速度が加速される。
【０２２８】
また、本発明の腐食抑制剤注入方法の第４の実施形態によれば、本発明の腐食抑制剤注入方法の第３の実施形態に比べて、高温水に還元体を注入する必要がないため、経済的であるとともに、注入した還元体に由来する不純物が高温水中に残存して高温水の純度が低下することが抑制される。
【０２２９】
なお、上記の第１〜第４の実施形態では、放射線と紫外線とを別々に照射する例について説明したが、第１〜第４の実施形態では、放射線の照射と紫外線の照射とを併用してもよい。放射線の照射と紫外線の照射とを併用する方法としては、放射線と紫外線とを同時に照射する方法、放射線の照射後に紫外線を照射する方法、紫外線の照射後に放射線を照射する方法等が挙げられる。
【実施例】
【０２３０】
以下に実施例を示すが、本発明はこれらに限定されて解釈されるものではない。
【０２３１】
［実施例１］
（放射線の照射による防食剤の金属構造材への付着試験）
図１（Ａ）に示されるように、金属構造材としてのＳＵＳ６５の表面に接液する１５０℃の高温水６０に、防食剤としての二酸化チタンＴｉＯ２粒子１１とこの二酸化チタン粒子１１の表面に吸着したアルカリ性型ｐＨ調整剤１２Ａとからなる防食剤−ｐＨ調整剤複合体１０Ａと、酸化体としての酸素２５とを注入した。注入後、高温水６０の液性はアルカリ性であった。なお、高温水６０中の防食剤−ｐＨ調整剤複合体１０Ａは、その多くが、図２（Ａ）に示されるように、二酸化チタン粒子１１の表面にアルカリ性型ｐＨ調整剤１２Ａが吸着した状態を保っていた。
この状態で、高温水６０に放射線としてのγ線７５を照射したところ、放射線場７０において、防食剤−ｐＨ調整剤複合体１０Ａのアルカリ性型ｐＨ調整剤１２Ａと、酸素２５とが反応した。
防食剤−ｐＨ調整剤複合体１０Ａのアルカリ性型ｐＨ調整剤１２Ａは、酸素２５で酸化されて、図２（Ｂ）に示されるように、ｐＨ調整剤の酸化生成物４２に変化した。ｐＨ調整剤の酸化生成物４２は、高温水６０のｐＨをアルカリ性にするｐＨ調整力が、アルカリ性型ｐＨ調整剤１２Ａに比べて弱くなり、高温水６０の液性はアルカリ性から中性側にシフトし、弱アルカリ性〜弱酸性になった。一方、酸素２５は還元されてスーパーオキサイドラジカル・Ｏ２−に変化した。
二酸化チタン粒子１１の表面に吸着していたｐＨ調整剤の酸化生成物４２は、図１（Ｂ）および図２（Ｃ）に示されるように、二酸化チタン粒子１１の表面から脱離した。
ｐＨ調整剤の酸化生成物４２が脱離した二酸化チタン粒子１１は、表面エネルギーが変化した。また、高温水６０の液性がアルカリ性から中性側にシフトし、弱アルカリ性〜弱酸性になったため、二酸化チタン粒子１１の凝集速度が増加し、他の物質への付着速度が増加した。このため、二酸化チタン粒子１１は、図１（Ｂ）に示されるように、ＳＵＳ６５の表面に速やかに付着した。
なお、二酸化チタン粒子１１がＳＵＳ６５の表面に付着した後の高温水６０中には、ｐＨ調整剤の酸化生成物４２およびスーパーオキサイドラジカル・Ｏ２−が存在していた。
【０２３２】
［実施例２、比較例１］
（放射線の照射の有無の影響）
酸化体として酸素に代えて過酸化水素を用いた以外は、実施例１と同様にして、ＳＵＳ６５の表面に二酸化チタン粒子１１を付着させた（実施例２）。実施例２では、防食剤−ｐＨ調整剤複合体１０Ａと過酸化水素とを注入した後の高温水６０の液性はアルカリ性であったが、γ線７５の照射後の高温水６０のｐＨは７であった。
また、比較例として、γ線を照射しない以外は実施例２と同様にして、ＳＵＳ６５の表面に二酸化チタン粒子１１を付着させた（比較例１）。比較例１では、防食剤−ｐＨ調整剤複合体１０Ａと過酸化水素とを注入した後の高温水６０の液性は、アルカリ性のまま変化しなかった。
また、実施例２および比較例１について、ＳＵＳ６５の表面への二酸化チタン粒子１１の付着量を測定した。
図９は、放射線照射の有無による防食剤の付着量の変化を示す特性図である。図９に、実施例２および比較例１における、高温水のｐＨ、およびＳＵＳの表面への二酸化チタン粒子の付着量を示す。
図９より、放射線（γ線）を照射すると、高温水のｐＨが中性側にシフトし、ＳＵＳの表面への二酸化チタン粒子の付着量も増加することが分かる。
【０２３３】
［実施例３および４、比較例２および３］
（紫外線の照射の有無の影響）
ＳＵＳ６５に代えてＳＵＳ試験片６５を用い、放射線（γ線）に代えてピーク波長２５４ｎｍ、０．２ｍＷ／ｃｍ２の紫外線を用いるとともに、高温水の温度を１６０℃とした以外は、実施例２と同様にして、ＳＵＳ試験片６５の表面に二酸化チタン粒子１１を付着させた（実施例３）。
また、高温水の温度を１００℃とした以外は、実施例３と同様にして、ＳＵＳ試験片６５の表面に二酸化チタン粒子１１を付着させた（実施例４）。
さらに、紫外線を照射しない以外は、実施例３と同様にして、ＳＵＳ試験片６５の表面に二酸化チタン粒子１１を付着させた（比較例２）。
また、紫外線を照射しない以外は、実施例４と同様にして、ＳＵＳ試験片６５の表面に二酸化チタン粒子１１を付着させた（比較例３）。
実施例３および４では、ｎ型半導体である二酸化チタン粒子１１が紫外線の照射によって高温水中に酸化体を生成し、この酸化体がアルカリ性型ｐＨ調整剤１２Ａを酸化していた。そして、アルカリ性型ｐＨ調整剤１２Ａが酸化されることにより、高温水のｐＨがアルカリ性から中性側にシフトし、ＳＵＳ試験片６５の表面への二酸化チタン粒子１１の付着速度が増加していた。
実施例３および４、ならびに比較例２および３について、ＳＵＳ試験片６５の表面への二酸化チタン粒子１１の付着量を測定した。
図１０は、紫外線照射の有無による防食剤の付着量の変化を示す特性図である。図１０に、実施例３および４、ならびに比較例２および３における、ＳＵＳ試験片の表面への二酸化チタン粒子の付着量を示す。
図１０より、紫外線を照射すると、紫外線を照射しない場合に比べて二酸化チタン粒子の付着量が増加することが分かる。また、図１０より、高温水の温度が高いと、二酸化チタン粒子の付着量が増加することが分かる。
【０２３４】
［実施例５］
（高温水のｐＨの影響）
図５（Ａ）に示されるように、金属構造材としてのＳＵＳ試験片６５の表面に接液する１８０℃の高温水６０に、防食剤１１とこの防食剤１１の表面に吸着した酸性型ｐＨ調整剤１２Ｂとからなる防食剤−ｐＨ調整剤複合体１０Ｂと、還元体３５とを注入した。注入後、高温水６０の液性は酸性でｐＨは４であった。なお、高温水６０中の防食剤−ｐＨ調整剤複合体１０Ｂは、その多くが、図６（Ａ）に示されるように、防食剤１１の表面に酸性型ｐＨ調整剤１２Ｂが吸着した状態を保っていた。
この状態で、高温水６０に放射線としてのγ線７５を照射したところ、放射線場７０において、防食剤−ｐＨ調整剤複合体１０Ｂの酸性型ｐＨ調整剤１２Ｂと、還元体３５とが反応した。
防食剤−ｐＨ調整剤複合体１０Ｂの酸性型ｐＨ調整剤１２Ｂは、還元体３５で還元されて、図６（Ｂ）に示されるように、ｐＨ調整剤の還元生成物５２に変化した。ｐＨ調整剤の還元生成物５２は、高温水６０のｐＨを酸性にするｐＨ調整力が、酸性型ｐＨ調整剤１２Ｂに比べて弱くなり、高温水６０の液性はｐＨ４から中性側にシフトし、最終的にｐＨ７になった。一方、還元体３５は酸化されて酸化物５５となった。
防食剤１１の表面に吸着していたｐＨ調整剤の還元生成物５２は、図５（Ｂ）および図５（Ｃ）に示されるように、防食剤１１の表面から脱離した。
ｐＨ調整剤の還元生成物５２が脱離した防食剤１１は、表面エネルギーが変化した。また、高温水６０の液性がｐＨ４の酸性から中性側にシフトし、ｐＨ７になったため、防食剤１１の凝集速度が増加し、他の物質への付着速度が増加した。このため、防食剤１１は、図５（Ｂ）に示されるように、ＳＵＳ試験片６５の表面に速やかに付着した。
なお、防食剤１１がＳＵＳ試験片６５の表面に付着した後の高温水６０中には、ｐＨ調整剤の還元生成物５２および還元体の酸化生成物５５が存在していた。
実施例５について、ＳＵＳ試験片６５の表面への防食剤１１の付着量を測定した。
図１１は、水のｐＨと防食剤の付着量との関係を示す特性図である。図１１に、実施例５における、ＳＵＳ試験片の表面への防食剤の付着量を示す。
【０２３５】
［比較例４］
（高温水のｐＨの影響）
γ線を照射しない以外は実施例５と同様にして、ＳＵＳ試験片６５の表面に防食剤１１を付着させた。
比較例４について、ＳＵＳ試験片６５の表面への防食剤１１の付着量を測定した。
図１１に、比較例４における、ＳＵＳ試験片の表面への防食剤の付着量を示す。
図１１より、高温水の液性が酸性よりも中性のほうが防食剤の付着量が多いことが分かる。
【０２３６】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０２３７】
１０、１０Ａ、１０Ｂ  防食剤−ｐＨ調整剤複合体
１１  防食剤（二酸化チタン粒子）
１２  ｐＨ調整剤
１２Ａ  アルカリ性型ｐＨ調整剤
１２Ｂ  酸性型ｐＨ調整剤
２５  酸化体
３５  還元体
４２  ｐＨ調整剤の酸化生成物
４５  酸化体の還元生成物
５２  ｐＨ調整剤の還元生成物
５５  還元体の酸化生成物
６０  高温水
６５  金属構造材
７０  放射線場
７５  放射線
８０  紫外線照射環境
８５  紫外線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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