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Technischer Bericht NTB 86-24
Untersuchungen über die Wasserstoffbildung durch Eisenkorrosion unter Endlagerbedingungen
On analyse l'acier moulé (GS-40), afin de voir si ce matériau peut se prêter à la fabrication ce conteneurs pour dépôt final, susceptibles d'isoler pendant au moins 1000 ans le déchets vitrifiés hautement radioactifs des eaux souterraines. Les études réalisées jusqu'à présent ont attesté que l'acier non allié avait un comportement en corrosion favorable.
Si en l'absence d'oxygène (dépôt anaérobie), l'eau est le seul moyen d'oxydation disponible, le taux de corrosion de l'acier non allié peut même n'atteindre que 1 micromètre par an (1 μm·a-1), ou -1, et ainsi ne pas entrer en ligne de compte en ce que concerne la perte de métal. On s'intéresse dans ce cas aux produits de corrosion, à savoir:
- l'hydrogène, qui d'après l'équation Fe + 2 H2O → Fe(OH)2 + H2 se forme en quantité équivalente par rapport au fer corrodé et doit entrer dans les analyses de sûreté du dépôt final.
- les oxydes et sels de fer qui, sous forme de films passifs ou de couches protectrices, favorisent les vitesses de corrosion basses.
On a recouru, dans cette étude, à une méthode de mesure par chromatographie en phase gazeuse, permettant de quantifier la formation d'hydrogène jusqu'à 0.01 millilitre (STP) par mètre carré de surface de fer et par heure (0.1 ml (H2)·m-2·h-1), ou encore des vitesses de corrosion allant jusqu'à 0.04 μm·a-1.
En plus des eaux de référence de Böttstein et de Säckingen, on a exposé, à différentes températures, des échantillons d'acier à des milieux dont la teneur en Cl- et le pH sont variables.
On a identifié pour ces milieux cinq différentes réactions à la corrosion:
- Formation de couches protectrices de très bonne qualité, avec des taux de corrosion moyen <2,5 μm·a-1, ou 2)·m-2h-1. Les eaux de Säckingen et de Böttstein font partie de ce type de réaction.
- Des couches protectrices de moindre qualité, avec des taux de corrosion un peu plus élevés.
- Passivité après une phase initiale de corrosion active.
- Passivité permanente avec des vitesses de corrosion en partie inférieures à la limite de détection de 0.04 μm·a-1, ou 0.02 ml(H2)·m-2·h-1. Il est intéressant de noter que des variantes d'essai avec teneur élevée en Cl-, par ex. 8000 ppm Cl- à sooe et pour un pH de 10, font partie de ce type de réaction.
- Passivité instable: des taux de corrosion généralement bas (-1) passent temporairement à des valeurs sensiblement plus élevées. Cela est dû, selon le milieu de corrosion, à des macro éléments ou des piles locales.
Pour une alcalinité croissante de la formation de la couche protectrice, les milieux tendent, selon toute attente, à la corrosion passive. Avec notamment des teneurs en Cl- moyennes, une passivité instable peut intervenir à titre d'étape intermédiaire. Lors du conditionnement de l'environnement immédiat des conteneurs, il faut veiller au maintien d'un système du corrosion stable et calculable.