JPH01254852A - 腐食検知方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は金属材料の腐食検知方法に係り、特に原子力発
電プラントのハロゲン元素による腐食を判定するのに好
適な腐食検知方法に関する。

〔従来の技術〕

核燃料再処理工場は、使用済燃料を濃硝酸で溶解する溶
解工程において、ＮＯｘと共に使用済燃料中の放射性の
ヨウ素のＩｆ　　（約１０１００ｐｐや臭素Ｂｒ、（約
１０　ｐ　ｐｍ）の腐食性ガスが放出される。

従来、このようなオフガスは第６図に示す処理装置によ
って処理される。第６図において、溶解槽２１からのオ
フガスは、コンデンサ２２に導入され、ここでオフガス
は９０゛Ｃから４０゛Ｃ程度まで冷却され、ガス中の大
部分の水分が凝縮し、除去される。

コンデンサ２２からのオフガスは、ＮＯｘ吸収塔２４に
供給され、塔頂部から導入される吸収液（水）に吸収さ
れ、硝酸となって貯槽２３に貯蔵される。

貯槽２３に貯溜された吸収酸中にはヨウ素Ｉｚ等が含ま
れており、これらのヨウ素等はヨウ素再追出塔２５にて
ガス中に追い出される。ヨウ素再追出し塔２５からのガ
ス中のヨウ素等は、ヨウ素除去塔２６にて吸着・除去さ
れた後、ＮＯｘおよびヨウ素等が規定濃度以下となって
排気筒２７より大気中に放出される。

この放射性のヨウ素Ｉ２や臭素Ｂｒ、は他のハロゲン元
素の塩素ＣＩ！、ｔと同じように腐食性を有する元素で
あると同時に、その半減期が非常に長く、前記再処理オ
フガス系に長時間留まり、特に高湿度領域において腐食
による装置のリーク事故発生の要因となる。このため、
オフガス処理系においては運転期間中の機器の腐食の発
生・進展を検知する必要が生じるが、従来においては次
の検知方法等が用いられている。

（］）装置材料と同質の細線を装置内に挿入し、腐食に
よる断面減少によるオーム抵抗の増加により、腐食量を
検知する。（特開昭５１−３０７８３号公報） （２）装置内の液を定期的に取り出し、その中の溶出し
た金属イオンの量を分析する。（特開昭６０−４０９３
５号公報） （３）試料金属の分極抵抗の変化を測定する。（特開昭
５６−２４５５１号公報） 〔発明が解決しようとする課題〕 従来の検知方法（１）〜（３）のうち、（１）の方法は
、腐食程度をリアルタイムに計測できる利点はあるが、
腐食形態として全面腐食しか検知できず、ハロゲンガス
に特徴的である孔食の発生・進展の予知には困難である
。

（２）の方法は、液の定期的なサンプリングとその化学
分析より腐食の発生・進展の程度の予測ができるが、分
析に長い時間を要する。一方、（３）の方法は、取り扱
いが容易で連続的測定も可能であるが、適用環境が液中
のみであるため、ヨウ素ガスのようなハロゲン元素に対
しては、液中よりも腐食程度が厳しく、かつ液中では見
られない腐食生成物の付着を伴う気相環境での腐食の発
生・進展を検知することは困難である。

本発明の目的は、上記した従来技術の課題を解決し、ハ
ロゲン元素を含む気液両環境でも連続計測が可能で腐食
の発生・進展を検知することができる腐食検知方法を提
供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、ヨウ素等ハロゲン元素を含む環境では、気相
中液滴および液相中の１．−イオン等が一定値に達した
時腐食が発生し、さらに腐食の進行と共に液中のＩ、−
イオンが自己増殖して行くことに着目した結果到達され
たもので、気相中液滴および液相中のＩ、−イオン濃度
の濃縮速度の経時的変化を液の伝導度測定から求め、腐
食環境下における金属の腐食の発生および進展を検知す
るようにしたものである。

〔作用〕

ヨウ素等ハロゲン元素を含む湿潤気相および液相での金
属の腐食減量は、第２図の６０℃における材質５ＵＳ３
０４Ｌステンレス鋼の例かられかるように時間の経過に
より、加速的に増大を始める。

一方、気相中液滴および液相中のＩ３−イオンの濃度も
第３図に示されるように腐食が開始されると、時間の経
過により加速的に濃縮し始める。

このＩ、−イオンの濃縮は次式により説明される。

Ｉ　ｆｆ　”　＋Ｍ　（金属）→Ｍ　！”　＋３１−　
・−・・−・（１）３１−　＋３１ｚ−＋　　Ｉｓ　−
＋２１ｓ−・・・・・・（２）（１）式は腐食の酸化・
還元反応であり、アノードではＩ、−イオンが金属Ｍを
酸化し、液相にＭ２゛イオンとして？８出させ、自らは
３モルのＩ−イオンに還元される。■−イオンには酸化
力がなく、それ以上金属を溶出できない。■、−イオン
はヨウ素１２分子とＩ−イオンが結合した錯イオンであ
り、１２部分が金属を腐食させる。

（２）式は３モルの■−イオンが常時補給されてくる１
２分子と結合し、３モルの１３−イオンになる反応式で
あり、この平衡定数には約７００と非常に大きく　、（
２）式の反応は瞬時に右方向に進行する。（２）式の右
辺の３モルの！、−イオンのうち、１モルの１．−イオ
ンは腐食が連続的に進行するために（１）式の反応に使
われるが、残りの２モルのＩ、″イオンが腐食サイクル
の進行と共に系に残留し、かつ腐食反応に関与すること
により、加速的な腐食減量およびＩ３−濃度の増大をも
たらすことになる。

一方、液中で濃縮したＩ、−イオンの濃度は次式の伝導
度にの計測により、リアルタイムに検知される。

ここで、ｋは伝導度（Ω／Ｃｌ１１）、αは電離度、λ
、およびλ−は陽イオンおよび陰イオンの無限希釈度の
イオン伝導度（ＣＴ１／Ω・モル）、Ｃはイオン濃度（
モル／２）である。

α、λ。およびλ−はイオン種が定まれば、イオン濃度
Ｃの小さい範囲では一定となるので、伝導度にはＩ、−
イオン濃度に比例する。従って、伝導度にも時間の経過
と共に１．−濃度同様に加速的に増大することになる。

第４図にはその例を示す。

上記のように、経時的な腐食減量は、原理的には伝導度
の値の測定により検知可能であるが、実機内には初めか
ら別のイオン対が含まれていることがあり、そのため、
伝導度と時間の線図の形は変らないが絶対値レベルが上
昇する可能性がある。

この問題は腐食量の検知に第５図に示されるような伝導
度の時間的勾配を用いることにより解決される。これは
、伝導度が腐食と共に、加速的に増大するため、その傾
きも一定値とならず、経時的に単純な増加カーブを示す
からである。

また、計測した伝導度の値の中に腐食により溶出した金
属イオンの分も含まれているが、１３−濃度と溶出金属
イオンの量の間には比例関係があるので、第４図は補正
を行うことにより、使用することができる。

このように、各種構成機器の材質に対して、伝導度の経
時的測定を通して、金属の１．−等ノλロゲン元素を含
む液による腐食減量をリアルタイムに求め、腐食の発生
・進展を予知および警報することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の腐食検知方法を実施するための装置の
系統図である。容器１の入口部より入ったヨウ素等ハロ
ゲンガスは液相部２を通過し、気相部３に出るが一部の
ガスは液相部２で吸収される。さらに気相部３に出たガ
スの１部は容器の内壁に付着した液滴に吸着されると同
時に、容器と同一材質で作られた計測用の気相部模擬液
相容器４内の約２ｃｃ以下の微量の液滴５にも吸収され
る。その他の大部分のハロゲンガスは容器出口部により
次の系に流出する。液相部２の液体および気相部３内の
気相部模擬液相容器４内の液滴５にはそれぞれ電極６が
設置され、液の伝導度は切り換えスイッチ７を通し、伝
導度計９で計測され、かつ記録計１０で記録される。ま
た、伝導度測定回路は交番定電圧発生装置８により駆動
される。

さらに、伝導度計９にはバルブ切り損え用のリレー１１
が接続され、このリレー１１は伝導度計９の命令により
バルブ１２およびバルブ１３の開閉を行う。バルブ１３
には１．ガス等のハロゲンガスバイパス配管１４が接続
される。

液相部２の液体内および気相部３内の気相模擬液相容器
４内の液滴内で？ａ１ｉＩされたＩ、−等ハロゲンイオ
ンの濃度は切り換えスイッチ７により交互に伝導度計９
により計測され、記録計１０で記録されると同時に、伝
導度の時間的勾配が予め設定された限界値を越えると伝
導度計９に接続された切り換え用リレー１１が作動して
、バルブ１２を閉に、またバルブ１３を開にしてヨウ素
環／％ロゲンガスをハロゲンガスバイパス配管１４を経
由して他の系に逃がし、容器へのハロゲンガスの流入を
断ち、容器の腐食の進行を防止する。

上記のような検知方法では、腐食形態として孔食の発生
をも検知でき、かつ液の伝導度により腐食の発生および
進展を極めて簡便にかつ短時間に判定でき、しかも従来
困難であった気相環境下における腐食を検知することが
できる。

なお、ヨウ素同様に第２図〜第５図に示す特性と類似の
特性を有する限り、他のノ＼ロゲン元素を含むガスの気
相および液相下における金属の腐食の判定にも適用する
ことができることはいうまでもない。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ヨウ素等のノ＼ロゲン元素を含む湿潤
気相および液相中での金属の腐食減量を腐食の進行と共
に増殖する液中■、″等のハロゲンイオンの濃度の増殖
速度の経時的変化を伝導度計測から求めることができる
ので、上記環境中での腐食の発生および進展状況を検知
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の腐食検知方法を実施するための装置の
系統図、第２図は腐食減量と試験時間の関係を示す線図
、第３図はＩ、−イオン濃度と試験時間の関係を示す線
図、第４図は伝導度の腐食に伴う時間依存性を示す線図
、第５図は伝導度の時間変化率を示す線図、第６図は再
処理オフガス処理装置の系統図である。 ２・・・・・・液相部、３・・・・・・気相部、４・・
・・・・気相部模擬液相容器、５・・・・・・液滴、６
・・・・・・電極、７・・・・・・切り換えスイッチ、
８・・・・・・交番定電圧発生装置、９・・・・・・伝
導度計、１０・・・・・・記録計、１４・・・・・・ハ
ロゲンガスバイパス管。 代理人　弁理士　西　元　勝　− 第４図　　　　第５図 軽扇吟間ｔ　ｆｈｒｌ　　　　　　　ＩＸ過吟聞ｔ　　
ｆｈｒ）第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ハロゲン元素を含む気相および液相の雰囲気下の金属腐
   食環境下において、腐食の発生・進展による気相中液滴
   および液相中のハロゲンイオン濃度の経時的増殖に対し
   、ハロゲンイオン濃度の増殖速度の経時的変化をハロゲ
   ンイオンを含む液の伝導度を通して測定し、当該腐食環
   境下における金属の腐食の発生および進展を検知するこ
   とを特徴とする腐食検知方法。