【資料１】新旧対照表（傍線部分は改正部分）
修正後

修正前

平成２４年度「地層処分の安全審査に向けた評価手法等の平成２４年度「地層処分の安全審査に向けた評価手法等の整備」報告書（平成２５年３月）

整備」報告書（平成２５年３月）

平成２５年３月３１日

備考

平成２５年３月３１日

1. 序論

1.

（修正無し）（記載省略）

1.3 成果概要

1.3 成果概要

1.3.1 廃棄体・人工バリア材の性能評価モデルの整備

1.3.1 廃棄体・人工バリア材の性能評価モデルの整備（修正無し）（記載省略）(2) 放射化金属の腐食モデルの作成(2) 放射化金属の腐食モデルの作成（修正無し）

序論（記載省略）

1

図の
高温域
180℃

180℃の腐食速度定数■：水素発生量測定法□：腐食増量測定法

修正80-120℃

図 1.3-6

三乗則に基づいて算出した 180℃及び 80℃～120℃

図 1.3-6

三乗則に基づいて算出した 180℃及び 80℃～120℃（H23 年度に取得）のジルカロイの腐食速度定数のアレニウス（H23 年度に取得）のジルカロイの腐食速度定数のアレニウス

プロット

プロット

（修正無し）（記載省略）

塩分濃度と酸化還元電位がジルカロイの腐食に及ぼす影響

塩分濃度と酸化還元電位がジルカロイの腐食に及ぼす影響を確認するため、NaCl 溶液中及び大気平衡条件でのジルカロイを確認するため、NaCl 溶液中及び大気平衡条件でのジルカロイの腐食試験を行った。その結果、NaCl 成分は、温度ほどはジルの腐食試験を行った。その結果、これらの因子は、温度ほどは 記 載 のカロイの腐食に影響を及ぼさないこと、有意な溶存酸素が存在

ジルカロイの腐食に影響を及ぼさないことがわかった。

する大気平衡条件における 80℃～120℃での 121 日間までの範囲におけるジルカロイの腐食量の程度は、脱酸素条件とは大きく異ならないことをそれぞれ確認した。
（修正無し）（記載省略）

2適正化

2.3 放射化金属の腐食モデルの作成

2.3 放射化金属の腐食モデルの作成

2.3.1 背景と目的

2.3.1 背景と目的（修正無し）（記載省略）

2.3.2 経験則モデルの検証

2.3.2 経験則モデルの検証(1) 試験方法(1) 試験方法

薄片状に成型したジルカロイ-4 試料（以下「ジルカロイ試

薄片状に成型したジルカロイ-4 試料（以下「ジルカロイ試料」）を用い、水素発生量測定法及び腐食増量測定法によって料」）を用い、水素発生量測定法及び腐食増量測定法によって180℃における腐食量を定量した。試験に用いたジルカロイ試

180℃における腐食量を定量した。試験に用いたジルカロイ試料の組成分析結果及び試料作製手順を表 2.3-1 と表 2.3-2 に、料の組成と調製条件を表 2.3-1 と表 2.3-2 に、試験方法の概略

記 載 の180℃の脱酸素条件におけるジルカロイの腐食量測定方法の概を図 2.3-3 にそれぞれ示す。

適正化

略図及び写真を図 2.3-3 にそれぞれ示す。
このうち腐食増量測定法とは、ジルカロイの腐食に伴い生

このうち腐食増量測定法とは、ジルカロイの腐食に伴い生成する酸化皮膜（ZrO2）の増加重量からジルカロイの腐食深

成する酸化皮膜（ZrO2）の増加重量からジルカロイの腐食深さ分の重量を差し引いた重量（以下「腐食増量」）を測定する

さ分の重量を差し引いた重量（以下「腐食増量」）を測定する

ことによってジルカロイの腐食量を算出する手法である。具ことによってジルカロイの腐食量を算出する手法である。具体的には、腐食試験前後のジルカロイ試料（1 バッチ分 13

体的には、腐食試験前後のジルカロイ試料（1 バッチ分 20

記 載 の枚：表面積＝0.6 dm2）の重量を電子天秤（測定誤差は±0.1枚）の重量を電子天秤（測定誤差は±0.01mg（最大でも適正化mg）を用いて測定した。

±0.05mg 程度））を用いて測定した。

（修正無し）（記載省略）

3

表 2.3-1 試験に用いたジルカロイ-4 の組成分析結果

表 2.3-1 試験に用いたジルカロイ-4 の組成

単位：wt%
元素
Sn
Fe
Cr
O
Al
B
Cd
Ca
C
Co
Cu
Hf
H
Mg
Mn
Mo
Ni
Nb
N
Si
W
Ti
U

ASTM UNS R60804
下限
上限
1.20
1.70
0.18
0.24
0.07
0.13
0.00750.00005
0.00005
0.00300.027
0.00200.00500.010
0.00250.00200.00500.00500.00700.01000.00800.01200.010
0.00500.00035

表 の 修
正JIS H 4751

分析結果

Sn

1.20 – 1.70

1.24

Fe

0.18 – 0.24

0.18

Cr

0.07 – 0.13

0.10

Ni

< 0.0070<0.006H< 0.0025

0.0009N< 0.0080

0.002

分析値
1.29
0.20
0.11
0.12
<0.005<0.00002<0.00005<0.0010.014<0.002<0.005<0.0050.0008<0.001<0.005<0.005<0.005<0.0050.00220.01<0.005<0.005<0.00014表 2.3-2 試験に用いたジルカロイ試料の作成手順

表 2.3-2 試験に用いたジルカロイ試料の調製条件

5

１

項目
供試材料

２

加工方法

３
４
５

熱処理
仕上げ厚さ
表面仕上げ

６

目標水素濃度

調製条件
ジルカロイ－４
冷間圧延 0.2mmt → 0.1mmt
研磨
0.1mmt → 0.05mmt
真空焼鈍(<10-4Pa,600℃×10 時間)応力除去
0.1（表面分析用）及び 0.05mmt♯1500 エメリー紙研磨
表面分析用は鏡面状態となるまで研磨
10 mass ppm 未満

表 の 修
正

（修正無し）（記載省略）(2) 結果と考察(2) 結果と考察

腐食試験終了後のジルカロイ試料表面についての TEM 観察 腐食試験終了後のジルカロイ試料表面についての TEM 写真及 記 載 の結果、TEM－電子線回折結果及び TEM-EDX 分析結果をそれぞび分析結果を図 2.3-4 に示す。図 2.3-4 から、高温域や 80℃～ 適正化

れ図 2.3-4(a)～(c)に示す。図 2.3-4 から、高温域や 80℃～120℃ 120℃の温度域と同様に 180℃の条件においてもジルカロイ表の温度域と同様に 180℃の条件においてもジルカロイ表面に酸面に酸化皮膜が形成されていること、酸化皮膜は ZrO2 の結晶化皮膜が形成されていること、酸化皮膜は ZrO2 の結晶構造を 構造を有していることが確認できた。
有していることが確認できた。

6

図 の 修
a 部拡大

正

酸化皮膜

b 部拡大

c 部拡大

d 部拡大

―

(a) 腐食試験後の Zry-4 試料の TEM 観察結果
7

(b) 腐食試験後の Zry-4 試料の TEM－電子線回折結果
8

(c) 腐食試験後の Zry-4 試料の TEM-EDX 分析結果
図 2.3-4

180℃脱酸素条件で 121 日間腐食させたジルカロイ

図 2.3-4 180℃脱酸素条件で 81 日間腐食させたジルカロイ試

試料表面についての TEM 観察結果、TEM－電子線回折結果及料表面の写真と元素分析結果及び電子線回折結果（左上）酸化び TEM-EDX 分析結果

皮膜表面側の電子線回折写真、（左下）酸化皮膜基盤側の電子線回折写真、右上）酸化皮膜の元素分析結果（EDX 定性分析）、（右下）ジルカロイ基盤の元素分析結果（EDX 定性分析）
9水素発生量測定法で定量した水素発生量と、腐食増量測定法

水素発生量測定法で定量した水素発生量と、腐食増量測定法

で定量した腐食増量から換算したジルカロイ試料の腐食深さで定量した腐食増量から換算したジルカロイ試料の腐食深さと腐食時間の関係を図 2.3-5(a)と(b)にそれぞれ示す。図 2.3-と腐食時間の関係を図 2.3-5(a)と(b)にそれぞれ示す。図 2.3-

5(a)と(b)より、測定方法による差はほとんど認められない。一5(a)と(b)より、測定方法による差はほとんど認められない。一般的に、腐食増量測定法は水素発生量測定法に比べて検出下限

般的に、腐食増量測定法は水素発生量測定法に比べて検出下限値が高いため、腐食増量が比較的多い高温域でのジルカロイの値が高いため、腐食増量が比較的多い高温域でのジルカロイの腐食量の定量に用いられる方法であるが、今回の結果から、腐食量の定量に用いられる方法であるが、今回の結果から、180℃においても比較的信頼性の高い定量が可能であることが180℃においても比較的信頼性の高い定量が可能であることが

わかった。

わかった。

また、図 2.3-5(a)から、水素発生量の総量のうち吸収水素量

また、図 2.3-5(a)から、水素発生量の総量のうち吸収水素量のの割合は試験期間を通して 34～44％であることがわかる。平成

割合は試験期間を通して 21～27％であることがわかる。平成 23記 載 の23 年度に実施した 80℃、100℃及び 120℃の条件では、水素発 年度に実施した 80℃、100℃及び 120℃の条件では、水素発生 適正化
生量のうちそれぞれ約 75％、75％、70％の水素がジルカロイに量のうちそれぞれ約 75％、75％、70％の水素がジルカロイに吸吸収されていた。さらに、既往研究(5)における 30℃での吸収水

収されていた。さらに、既往研究(5)における 30℃での吸収水素

素量は約 90％であることから、温度が高いほど吸収水素量の割

量は約 90％であることから、温度が高いほど吸収水素量の割合合が低下する傾向が見られる。

が低下する傾向が見られる。

10

図 の 修正図 2.3-5 (a) 水素発生量測定法と、(b) 腐食増量測定法による 図 2.3-5 (a) 水素発生量測定法と、(b) 腐食増量測定法による180℃の脱酸素条件でのジルカロイ試料の腐食深さ（腐食量）と180℃の脱酸素条件でのジルカロイ試料の腐食深さ（腐食量）と

時間の関係

時間の関係

図 2.3-5(a),(b)に示した腐食深さと腐食時間の立方根との関係を図 2.3-6 に示す。同図には、各測定法に係る誤差範囲を示

図 2.3-5(a),(b)に示した腐食深さと腐食時間の立方根との関係を図 2.3-6 に示す。

追加

す。このうち、水素発生量測定法については水素ガス放出量の定量における水素ガス濃度の誤差に加えてジルカロイ試験片の表面積の誤差を考慮した。また、腐食増量測定法については重量測定における重量差の誤差に加えてジルカロイ試験片の表面積の誤差を考慮した。図 2.3-6 の水素発生量測定法から換

図 2.3-6 の水素発生量測定法から換算した腐食深さに着目す算した腐食深さに着目すると、概ね原点を通る直線上に整理でると、原点を通る直線上に整理できることから、180℃において 追加

きることから、180℃においても三乗則で整理可能であることも三乗則で整理可能であることがわかった。

がわかった。

11■□

水素発生量測定法
腐食増量測定法■：水素発生量測定□：腐食増量測定

図 の 修
正

図 2.3-6

180℃脱酸素条件でのジルカロイ試料の腐食深さと腐食時間の立方根との関係

図 2.3-6

180℃でのジルカロイ試料の腐食深さと腐食時間の 追加

立方根との関係

次に、三乗則に基づいて算出した 180℃の腐食速度定数をア次に、三乗則に基づいて算出した 180℃の腐食速度定数をアレ

レニウスプロットした結果を図 2.3-7 に示す。図 2.3-7 より、ニウスプロットした結果を図 2.3-7 に示す。
図 2.3-7 より、180℃

180℃の腐食速度定数は高温域での腐食速度定数のほぼ外挿直の腐食速度定数は高温域での腐食速度定数のほぼ外挿直線上線上に位置していることから、高温域に比べてより低温域に近に位置していることから、高温域に比べてより低温域に近い温い温度である 180℃の条件においても、ジルカロイの腐食メカ度である 180℃の条件においても、ジルカロイの腐食メカニズ

ニズムは高温域と同じである可能性が示唆された。これによムは高温域と同じである可能性が示唆された。さらに、今回腐 記 載 のり、今回腐食試験に用いたジルカロイ試料は平成 23 年度に実食試験に用いたジルカロイ試料は平成 23 年度に実施した腐食 適正化

施した腐食試験に供したジルカロイ試料と同じ組成のもので試験に供したジルカロイ試料と同じ組成のものであることをあることをふまえると、1970 年代までのジルカロイの腐食デー

ふまえると、1970 年代までのジルカロイの腐食データに基づく

タに基づく高温域の経験則モデルを低温域に外挿するにあた

高温域の経験則モデルを低温域に外挿するにあたり、その信頼

り、その信頼性を確認することができた。

性を確認することができた。

12

図 の 修正図 2.3-7

三乗則に基づいて算出した 80℃～120℃及び 180℃

図 2.3-7

三乗則に基づいて算出した 80℃～120℃及び 180℃のジルカロイの腐食速度定数のアレニウスプロットのジルカロイの腐食速度定数のアレニウスプロット

2.3.3 NaCl 溶液中での腐食試験

2.3.3 NaCl 溶液中での腐食試験

沿岸立地された処分場におけるシナリオで想定される化学沿岸立地された処分場におけるシナリオで想定される化学環境のうち、ジルカロイの腐食速度に影響を及ぼす可能性のあ

環境のうち、ジルカロイの腐食速度に影響を及ぼす可能性のある因子として塩分濃度に着目し、NaCl 成分がジルカロイの腐食る因子として塩分濃度に着目し、NaCl 成分がジルカロイの腐食に及ぼす影響の有無やその程度を実験的に確認した。

に及ぼす影響の有無やその程度を実験的に確認した。

具体的には、NaCl 溶液を用いて昨年と同様の腐食試験を行

酸化還元電位）を変化させた系でジルカロイの腐食 NaCl 溶 記 載 のい、ジルカロイ腐食への影響の有無を確認した。腐食試験は、 液を用いて昨年と同様の腐食試験を行い、ジルカロ腐食への影 適正化
低酸素雰囲気下の NaCl 溶液中で最大約 121 日間のガス蓄積型

響の有無を確認した。腐食試験は、低酸素雰囲気下の NaCl 溶

浸漬腐食試験方法を実施した。2.3.2 (1)に示した水素発生量測

液中で最大約 120 日間のガス蓄積型浸漬腐食試験方法を実施し定法を用いて、1.0 mol/l の NaCl 溶液中でのジルカロイ試料のた。2.2.2 (1)に示した水素発生量測定法を用いて、1.0 mol/l の腐食試験を実施した。

NaCl 溶液中でのジルカロイ試料の腐食試験を実施した。

(1) 試験方法(1) 試験方法13

2.3.2(1)に示した水素発生量測定法を用いて、80℃の脱酸素条

2.3.2(1)に示した水素発生量測定法を用いて、80℃の脱酸素条件において 1.0 mol/l の NaCl 溶液中でのジルカロイ試料の腐食 件において 1.0 mol/l の NaCl 溶液中でのジルカロイ試料の腐食試験を実施し腐食量を定量した。

試験を実施し腐食量を定量した。

(2) 結果と考察(2) 結果と考察

水素発生量から換算した腐食深さと腐食時間の立方根との関係を図 2.3-8 に示す。同図には、水素ガス放出量及び吸収水

水素発生量から換算した腐食深さと腐食時間の立方根との関係を図 2.3-8 に示す。

追加

素量の定量に係る誤差を考慮した誤差範囲を示す。このうち、水素ガス放出量の定量に係る誤差については、水素ガス濃度の誤差に加えてジルカロイ試験片の表面積の誤差も考慮した。また、図 2.3-8 には、平成 23 年度に得られた脱酸素条件の脱イオ
ン水中での腐食深さも併記している。
図 2.3-8 より、80℃の脱酸素条件の脱イオン水中でのジルカ

図 2.3-8 には、平成 23 年度に得られた脱酸素条件の脱イオ
ン水中での腐食深さも併記している。
図 2.3-8 より、塩分濃度（Na イオン、塩化物イオン）は、温 追加

ロイの腐食量は、同じ温度の脱酸素条件の NaCl 溶液中での腐度ほどはジルカロイの腐食に影響を及ぼさないことがわかっ

食量の誤差範囲内であり、塩分濃度（Na イオン、塩化物イオた。

ン）は、温度ほどはジルカロイの腐食に有意な影響を及ぼさな
いことがわかった。

14

図 の 修●▲◆◆図 2.3-8120℃／DIW
100℃／DIW
80℃／DIW
80℃／NaCl

正80℃～120℃までの脱酸素条件での脱イオン水中及図 2.3-8 80℃～120℃までの脱イオン水中と 80℃の NaCl 溶液

び 80℃の脱酸素条件での NaCl 溶液中におけるジルカロイ試料中でのジルカロイ試料の腐食深さと腐食時間の立方根との関の腐食深さと腐食時間の立方根との関係

係

2.3.4 大気平衡条件での腐食試験

2.3.4 大気平衡条件での腐食試験

ジルカロイの腐食速度に影響を及ぼす可能性のある因子とジルカロイの腐食速度に影響を及ぼす可能性のある因子として酸化還元電位に着目し、大気平衡条件でのジルカロイの腐して酸化還元電位に着目し、大気平衡条件でのジルカロイの腐食試験を行い、酸素の存在がジルカロイの腐食に及ぼす影響の食試験を行い、溶存酸素がジルカロイの腐食に及ぼす影響の有

記 載 の有無やその程度を確認した。

無やその程度を確認した。

適正化(1) 試験方法及び予備試験(1)試験方法

追加

2.3.2(1)に示した水素発生量測定法及び腐食増量測定法を用

2.3.2(1)に示した水素発生量測定法及び腐食増量測定法を用いて、ジルカロイ試料の腐食試験を実施し、腐食量を定量した。 いて、ジルカロイ試料の腐食試験を実施し、腐食量を定量した。
ガラスアンプル中には、ジルカロイ試料と大気平衡の脱イオン

ガラスアンプル中には、ジルカロイ試料と大気平衡の脱イオン

水及び空気（酸素濃度 20 %）を封入し、80℃、100℃及び 120℃

水及び空気（酸素濃度 20 %）を封入し、80℃、100℃及び 120℃
15の恒温器中で静置した。このうち 120℃のものは、試験期間中の恒温器中で静置した。

追加に圧力や熱衝撃でガラスアンプルが破損しないように、180℃における試験と同様の SUS 製の耐圧容器内に水を満たし、その中に密封したガラスアンプルを静置した。
この際、ジルカロイ試料の腐食に伴い溶存酸素が消費される この際、ジルカロイ試料の腐食に伴い溶存酸素が消費されるこことによって気相中の酸素濃度が低下し、試験期間をとおしてとによって気相中の酸素濃度が低下し、試験期間をとおして溶

溶存酸素濃度条件が変化してしまうことが想定される。一方、 存酸素濃度条件が変化してしまうことが想定される。一方、ジジルカロイ試料の表面積（試験片の枚数）を少なくすれば、溶 ルカロイ試料の表面積（試験片の枚数）を少なくすれば、溶存
存酸素の消費量は抑えられるものの、トータルの腐食量も少な

酸素の消費量は抑えられるものの、トータルの腐食量も少なくくなるため腐食重量の測定が困難となる（電子天秤の測定精度なるため腐食重量の測定が困難となる（電子天秤の測定精度がが±0.1 mg であることから重量増加が 0.3 mg 以上であることが0.1 mg（電子天秤の最少目盛は 0.01 mg であるが、0.01 mg のオ

望ましい）
。

ーダーの重量測定の再現性を確保することは難しい）であるこ 適正化

記 載 のとから重量増加が 0.3 mg 以上であることが望ましい）。
そこで、まず 80℃と 120℃の温度条件で短期間の予備試験を実

そこで、まず 80℃と 120℃の温度条件で短期間の予備試験を実施し、各温度条件における腐食増量から酸素消費量を大まかに施し、各温度条件における腐食増量から酸素消費量を大まかに把握した。この結果をふまえて、各温度条件に応じて、気相の把握した。この結果をふまえて、各温度条件に応じて、気相の体積とジルカロイ試料の表面積（試験片の縦×横の長さと枚数

体積とジルカロイ試料の表面積（試験片の縦×横の長さと枚数で調整）を調整し、いずれの条件においても試験期間をとおしで調整）を調整し、いずれの条件においても試験期間をとおして以下の条件を満たすようにして試験を実施した。

て気相中の酸素濃度の低下が 10 %未満になるようにした。

・80℃において 25 日間の重量増加が測定可能となる試験片枚

記 載 の
適正化

数（表面積）とする。
・120℃において 121 日間腐食しても、酸素濃度の減少が 10%程度未満となる気相部の体積を確保する。
16

(2) 結果と考察(2) 結果と考察

脱酸素条件（酸素濃度≦0.1 ppm）の脱イオン水中においてはいずれの温度においても、気相中への水素ガス発生量とジル

記 載 の水素ガスが検出されたが、大気平衡条件（酸素濃度約 20 vol%） カロイ試料への吸収水素量のいずれも検出下限以下であった 適正化
では、80℃、100℃及び 120℃の温度条件において水素ガス量はため、腐食重量測定法で得られたデータに基づきジルカロイ試

定量下限値以下（≦2.1×10 cm ）であった。 このため、腐食料の腐食深さを算出した。

-33重量測定法で得られたデータに基づきジルカロイ試料の腐食深さを算出した。
各温度における大気平衡条件での腐食深さと腐食時間の立方根との関係を図 2.3-9 に示す。同図には、重量測定に係る誤

各温度における大気平衡条件での腐食深さと腐食時間の立方根との関係を図 2.3-9 に示す。

追加

差を考慮した誤差範囲を示す。この重量測定に係る誤差については、重量差の誤差に加えてジルカロイ試験片の表面積の誤差も考慮した。また、図 2.3-9 には、平成 23 年度に水素発生量測 図 2.3-9 には、平成 23 年度に得られた脱酸素条件の脱イオン定法により得られた脱酸素条件の脱イオン水中での腐食深さ

水中での腐食深さも併記している。図 2.3-9 より、120℃では脱も併記している。図 2.3-9 より、いずれの温度においても、大酸素条件に比べて大気平衡条件における腐食量が若干多いも 記 載 の気平衡条件では、脱酸素条件に比べてジルカロイの腐食深さがのの、80℃と 100℃ではほぼ同じであることがわかる。

大きくなる傾向が認められるものの、平成 23 年度に得られた脱酸素条件のような腐食深さの時間依存性は認められない。また、80℃及び 100℃の条件については温度依存性も認められな
い。

17

適正化

図 の 修正図 2.3-980℃～120℃までの大気平衡条件（酸素あり）及び脱図 2.3-980℃～120℃までの大気平衡条件（酸素あり）及び脱酸素条件（酸素なし）の脱イオン水中におけるジルカロイ試料

酸素条件（酸素なし）の脱イオン水中におけるジルカロイ試料の腐食深さと腐食時間の立方根との関係の腐食深さと腐食時間の立方根との関係

図 2.3-10 は、脱酸素条件の結果も含めた 80～180℃までの温図 2.3-9 の大気平衡条件での腐食深さを三乗則で整理し、腐 記 載 の度条件において、腐食重量測定法で得られたデータに基づくジ

食速度定数を算出した結果を、脱酸素条件でのアレニウスプロ 適正化

ルカロイ試料の腐食深さと、水素発生量測定法で得られたデー

ットに併記したものを図 2.3-10 に示す。脱酸素条件と大気平衡

タに基づく腐食深さとの関係を示す。図より、180℃の条件にお条件とでは腐食メカニズムが異なる可能性があるため、両者の18

いては、腐食重量測定法から得られる腐食深さは水素発生量測

腐食速度定数を直接的に比較することはできないものの、図定法の結果と良い相関性を示し、傾き約 1 の直線を形成してい

2.3-10 から、溶存酸素がジルカロイの腐食に及ぼす影響は、温るが、180℃の条件に比べてジルカロイ試料の腐食量が少ない

度に比べると小さいことが推察される。

120℃以下の温度条件においては、腐食重量測定法による腐食
深さの値は大きくばらついていることがわかる。このことから、ジルカロイの腐食量が少ない場合には、上述の重量差の誤差及びジルカロイ試験片の表面積の誤差として、ここで評価している以上に誤差が存在していることを示唆するものである。
以上のことから、本試験において腐食重量測定法により得られた結果からは、大気平衡条件におけるジルカロイの腐食メカ
ニズムについての議論を行うことはできないものと考える。
図 の 修■：180℃●：120℃

正▲：100℃◆：80℃

図 2.3-10 80℃、100℃、120℃及び 180℃において、水素発生

図 2.3-10 三乗則に基づいて算出した 80℃～120℃の大気平衡量測定法及び腐食重量測定法で得られたデータに基づくジル

条件のジルカロイの腐食速度定数と脱酸素条件での腐食速度

カロイ試料の腐食深さの関係

定数のアレニウスプロット
19

2.3.5 安全評価に使用可能な腐食速度モデルの検討

2.3.5 安全評価に使用可能な腐食速度モデルの検討（修正無し）（記載省略）(1) ジルカロイの酸化(1) ジルカロイの酸化（修正無し）（記載省略）(2) O の拡散種

(2) O の拡散種

(1)に上述したように、O を含む化学種等としては、H2O、(1)に上述したように、O を含む化学種等としては、H2O、

H3O+、OH-、O2-、O2 などが挙げられる。これらのうち、高温

H3O+、OH-、O2-、O2 などが挙げられる。これらのうち、高温域においては、ジルカロイの酸化皮膜中の O の拡散（伝搬）種域においては、ジルカロイの酸化皮膜中の O の拡散（伝搬）種は O2-であることが提唱されているが(7)、O2-ではなく H2O としは O2-であることが提唱されているが(7)、O2-ではなく H2O として O が酸化皮膜中を拡散している可能性も考えられる。O2-及て O が酸化皮膜中を拡散している可能性も考えられる。O2-及び H2O が拡散種とした場合に類推される種々の事象を表 2.3-

び H2O が拡散種とした場合に類推される種々の事象を表 2.3-

3 に整理した。ただし、いずれも現時点では仮説の域を脱して3 に整理した。ただし、いずれも現時点では仮説の域を脱しておらず、検証を要する。

おらず、検証を要する。

また、
図 2.3-6 に示した三乗則に基づいて算出した 80℃～180℃ また、
図 2.3-6 に示した三乗則に基づいて算出した 80℃～180℃の脱酸素条件におけるジルカロイの腐食速度定数のアレニウの脱酸素条件におけるジルカロイの腐食速度定数のアレニウ

スプロットは、100℃と 120℃を境界に若干傾きが異なっていスプロットが 100℃と 120℃を境界に若干傾きが異なっているる。

ことや、図 2.3-8 に示した大気平衡条件と脱酸素条件でのジル 削除
カロイの腐食量が 100℃以下と 120℃とで若干異なる傾向が見られる。

このことから、例えば、100℃と 120℃を境界に、高温側では表 このことから、例えば、100℃と 120℃を境界に、高温側では表2.3-3 の①が、低温側では②のメカニズムが卓越している可能性

2.3-3 の①が、低温側では②のメカニズムが卓越している可能性も考えられる。

も考えられる。

20

（修正無し）2.3.6 まとめ（記載省略）
2.3.6 まとめ1970 年代までのジルカロイの腐食データに基づく高温域の1970 年代までのジルカロイの腐食データに基づく高温域の経験則モデルを低温域に外挿するにあたり、その信頼性を確認

経験則モデルを低温域に外挿するにあたり、その信頼性を確認するために、平成 23 年度に実施した腐食試験に供したジルカするために、平成 23 年度に実施した腐食試験に供したジルカロイ試料と同じ組成の試料を用いて、やや高温の 180℃での腐ロイ試料と同じ組成の試料を用いて、やや高温の 180℃での腐食速度データを水素発生量測定法及び腐食増量測定法によっ

食速度データを水素発生量測定法及び腐食増量測定法によって取得した。その結果、180℃の腐食速度定数は高温域での腐食て取得した。その結果、180℃の腐食速度定数は高温域での腐食

速度定数のほぼ外挿直線上に位置していたことから、高温域に 速度定数のほぼ外挿直線上に位置していたことから、高温域に比べてより低温域に近い温度である 180℃の条件においても、比べてより低温域に近い温度である 180℃の条件においても、

ジルカロイの腐食メカニズムは高温域と同じである可能性がジルカロイの腐食メカニズムは高温域と同じである可能性が示唆された。これにより、経験則モデルの信頼性を確認するこ 示唆された。これにより、経験則モデルの信頼性を確認することができた。

とができた。

また、沿岸立地された処分場におけるシナリオで想定される

また、沿岸立地された処分場におけるシナリオで想定される化学環境やジルカロイの腐食速度に影響を及ぼす可能性のあ

化学環境やジルカロイの腐食速度に影響を及ぼす可能性のある因子として塩分濃度と酸化還元電位に着目し、NaCl 成分や溶る因子として塩分濃度と酸化還元電位に着目し、NaCl 成分や溶存酸素がジルカロイの腐食に及ぼす影響の有無やその程度を存酸素がジルカロイの腐食に及ぼす影響の有無やその程度を

上述の腐食試験法を用いて確認した。その結果、NaCl 成分は、 上述の腐食試験法を用いて確認した。その結果、これらの因子

記 載 の温度ほどはジルカロイの腐食に影響を及ぼさないことがわか

は、温度ほどはジルカロイの腐食に影響を及ぼさないことがわ 適正化

った。一方、有意な溶存酸素が存在する大気平衡条件におけるかった。

80℃～120℃での 121 日間までの範囲におけるジルカロイの腐
食量の範囲は、脱酸素条件とは大きく異ならないことが確認で21きた。
経験則モデルを安全評価に使用するためには、数千年あるい 一方、経験則モデルを安全評価に使用するためには、数千年あ 削除
は数万年といった長期におけるジルカロイ腐食速度の設定がるいは数万年といった長期におけるジルカロイ腐食速度の設確からしい、あるいは少なくとも保守側であるかどうかを判断

定が確からしい、あるいは少なくとも保守側であるかどうかをすることが必要であり、そのためには、腐食速度の律速プロセ 判断することが必要であり、そのためには、腐食速度の律速プスを含めた腐食メカニズムを明らかにすることが不可欠であ

ロセスを含めた腐食メカニズムを明らかにすることが不可欠る。低温域におけるジルカロイ腐食の律速プロセスとなっていである。低温域におけるジルカロイ腐食の律速プロセスとなっる可能性の高い因子としては、ジルカロイ表面に形成される酸ている可能性の高い因子としては、ジルカロイ表面に形成され化皮膜の構造や酸化皮膜中の酸素の拡散が挙げられるが、現状 る酸化皮膜の構造や酸化皮膜中の酸素の拡散が挙げられるが、では明らかになっていない。加えて、地層処分されるハルの腐

現状では明らかになっていない。加えて、地層処分されるハル

食速度評価を行うために必要な、炉水中での履歴による腐食への腐食速度評価を行うために必要な、炉水中での履歴による腐の影響についても十分把握されていない。以上のことから、現 食への影響についても十分把握されていない。以上のことか状では経験則モデルをそのまま安全評価に使用することは不ら、現状では経験則モデルをそのまま安全評価に使用すること適と考える。

は不適と考える。

今後、酸化皮膜中における O の拡散種の同定や、密度や間隙 今後、酸化皮膜中における O の拡散種の同定や、密度や間隙率率といった酸化皮膜の構造分析をすすめ、低温域におけるジルといった酸化皮膜の構造分析をすすめ、低温域におけるジルカ

カロイの腐食速度を律速するプロセスを明らかにしていくこ

ロイの腐食速度を律速するプロセスを明らかにしていくこととが必要である。

が必要である。

（修正無し）（記載省略）

2.6 まとめ

2.6 まとめ（修正無し）（記載省略）
22

放射化金属の腐食モデルの作成については、使用済み燃料被放射化金属の腐食モデルの作成については、使用済み燃料被覆管（ハル）の母材であるジルカロイの腐食速度に関する既往覆管（ハル）の母材であるジルカロイの腐食速度に関する既往の高温域（300℃付近）での経験則モデルを処分環境で想定されの高温域（300℃付近）での経験則モデルを処分環境で想定される 100℃以下の低温域に外挿するにあたり、その信頼性を確認る 100℃以下の低温域に外挿するにあたり、その信頼性を確認するために、最近の組成のジルカロイ試料を用いてやや高温のするために、最近の組成のジルカロイ試料を用いてやや高温の180℃での腐食速度データを水素発生量測定法及び腐食増量測

180℃での腐食速度データを水素発生量測定法及び腐食増量測定法によって取得した。その結果、180℃の腐食速度定数は高温定法によって取得した。その結果、180℃の腐食速度定数は高温域での腐食速度定数のほぼ外挿直線上に位置していたことか域での腐食速度定数のほぼ外挿直線上に位置していたことから、高温域に比べてより低温域に近い温度である 180℃の条件

ら、高温域に比べてより低温域に近い温度である 180℃の条件においても、ジルカロイの腐食メカニズムは高温域と同じであにおいても、ジルカロイの腐食メカニズムは高温域と同じである可能性が示唆され、経験則モデルの信頼性を確認することがる可能性が示唆され、経験則モデルの信頼性を確認することができた。また、沿岸立地された処分場におけるシナリオで想定できた。また、沿岸立地された処分場におけるシナリオで想定される化学環境やジルカロイの腐食速度に影響を及ぼす可能される化学環境やジルカロイの腐食速度に影響を及ぼす可能性のある因子として塩分濃度と酸化還元電位に着目し、海水成 性のある因子として塩分濃度と酸化還元電位に着目し、海水成
分や溶存酸素がジルカロイの腐食に及ぼす影響の有無やその分や溶存酸素がジルカロイの腐食に及ぼす影響の有無やその程度を上述の腐食試験法を用いて確認し、NaCl 成分は、温度ほ程度を上述の腐食試験法を用いて確認し、これらの因子は、温 記 載 のどはジルカロイの腐食に影響を及ぼさないこと、有意な溶存酸

度ほどはジルカロイの腐食に影響を及ぼさないことを確認し 適正化

素が存在する大気平衡条件における 80℃～120℃での 121 日間た。

までの範囲におけるジルカロイの腐食量の程度は、脱酸素条件とは大きく異ならないことをそれぞれ確認した。
一方、経験則モデルを安全評価に使用するためには、数千年や 一方、経験則モデルを安全評価に使用するためには、数千年や数万年といった長期におけるジルカロイ腐食速度の設定が確

数万年といった長期におけるジルカロイ腐食速度の設定が確からしい、あるいは少なくとも保守側であるかどうかを判断す

からしい、あるいは少なくとも保守側であるかどうかを判断す23

ることが必要であり、その観点では、これまでに解明されてい ることが必要であり、その観点では、これまでに解明されていない低温域におけるジルカロイの腐食メカニズムについてのない低温域におけるジルカロイの腐食メカニズムについての理解および地層処分されるハルの腐食速度評価を行うために理解および地層処分されるハルの腐食速度評価を行うために必要な炉水中での履歴による影響についての理解が不可欠で必要な炉水中での履歴による影響についての理解が不可欠であることを示した。

あることを示した。

（修正無し）（記載省略）

24