ISO 16797:2004 核エネルギー — ソックスレーモードの化学的耐久性試験 — 高レベル放射性廃棄物のガラス化マトリックスへの適用 | ページ 2

※一部、英文及び仏文を自動翻訳した日本語訳を使用しています。

序文

ISO (国際標準化機構) は、各国の標準化団体 (ISO メンバー団体) の世界的な連合です。国際規格の作成作業は、通常、ISO 技術委員会を通じて行われます。技術委員会が設立された主題に関心のある各会員団体は、その委員会に代表される権利を有します。 ISOと連携して、政府および非政府の国際機関もこの作業に参加しています。 ISO は、電気技術の標準化に関するすべての問題について、国際電気標準会議 (IEC) と緊密に協力しています。

国際規格は、ISO/IEC 指令で指定された規則に従って起草されます。 2.

技術委員会の主な任務は、国際規格を準備することです。技術委員会によって採択されたドラフト国際規格は、投票のためにメンバー団体に配布されます。国際規格として発行するには、投票するメンバー団体の少なくとも 75% による承認が必要です。

このドキュメントの要素の一部が特許権の対象となる可能性があることに注意してください。 ISO は、そのような特許権の一部または全部を特定する責任を負わないものとします。

ISO 16797 は、専門委員会 ISO/TC 85, 原子力エネルギー、小委員会 SC 5, 核燃料技術によって作成されました。

序章

水の作用にさらされた材料は、変更される可能性があります。この変化を測定するために、数多くの浸出試験が開発されてきました。これらの 1 つであるソックスレー試験は、核ガラスの化学的耐久性を評価するために日常的に使用されており、現在では他の種類のガラス、ガラス化プロセスから生じる材料、または非核物質の封じ込めを目的とした他の非多孔質固体にさえ広く適用されています。放射性有毒廃棄物。これは、約 100 °C の脱イオン水中での材料の化学的耐久性を迅速に評価するために設計された短期試験です。

水更新のない静的な環境では、溶液中の溶解物質の濃度が増加し、その後、変質率が減少します。逆に、最大の変質率は、継続的に更新された脱イオン水、または溶液から元素を消費して飽和の発生を防ぐ錯化媒体で観察されます。

このアプローチにはいくつかの利点があります: 試験時間の短縮、ボイラー内の溶液中の元素濃度の上昇 (検出限界をはるかに超える)、極端な条件下での材料の潜在的な耐久性の評価。

1 スコープ

この国際規格は、純水への初期溶解速度を測定することによって材料の化学的耐久性を評価するためのソックスレー モード パラメータ テストについて説明しています。測定は水の沸点で行われ、室温よりも溶解速度がかなり高くなります。したがって、ほとんどの場合、変質現象は大幅に加速されます。

この国際規格に記載されている試験は、初期溶解速度を測定することを目的としています。したがって、主な変質現象が表面反応メカニズムである非多孔質材料(または小さな閉じた多孔性を持つ材料)にのみ適用できます(拡散メカニズムは多孔質媒体の溶解に関与しています)。したがって、重大な解釈の誤りを避けるためには、試験結果を非多孔質材料で得られた結果とのみ比較することができます。

得られた「大気圧での純粋な沸騰水への初期溶解速度」は、初期溶解が同じメカニズム (表面反応など) によって支配されている場合、同じタイプ (酸化物など) の材料を比較するために使用できます。

このパラメータ テストは、たとえば標準 ENV 12920 で説明されているように、通常、いくつかのテスト、モデリング、および検証を必要とする、材料の長期的な挙動を評価するために使用することはできません。

この試験は、既知の表面積のモノリシック試験片の調製を可能にする形態を有するガラス、ガラス化材料(すなわち、ガラス化プロセスから得られる材料)または非多孔質酸化物材料に適用できます。浸出溶液の分析と試料の質量損失の測定により、沸点 (約 100 °C) での脱イオン水中の材料の初​​期溶解速度を決定します。

2 用語と定義

このドキュメントでは、次の用語と定義が適用されます。

2.1

変更

周囲の物質による材料の表面的な化学修飾

2.2

可変性

変質しやすい

注記1:変更可能性は、材料自体とその環境に依存します。

2.3

耐久性

素材本来の性質や性質を保ちながら長期間存在できる能力

2.4

化学的耐久性

化学攻撃に耐える能力

注記 1:この特性は、環境が適切に指定され確立されている場合、固有の材料特性である可能性があります (例: 純水中での化学的耐久性) 100℃)。

2.5

浸出

溶媒による固体要素からの 1 つまたは複数の要素の抽出

注記1拡張により,この用語は一般に,試料が溶媒の作用にさらされるあらゆる操作を指す。

2.6

解散

溶液中への物質の分散

2.7

腐食

化学作用による物質または表面の漸進的破壊または緩慢な劣化

2.8

ソースターム

テストシナリオで指定された条件下で、特定の表面から移動する化学種の流れ。

2.9

長期的な行動

関連するシナリオの終わりまでの「ソースターム」と材料特性の経時変化

注記1:長期的挙動の調査は、指定された時間間隔での変更の進行と元素の放出 (ソース用語) を対象とします。

2.10

シナリオ

長期的な挙動を評価する目的で指定された材料の廃棄または利用の条件に影響を与える時間範囲および要因のリスト(リスク要因を含む)

参考文献

[1]ASTM C1220-98, 放射性廃棄物処分のためのモノリシック廃棄物形態の静的浸出の標準試験方法
[2]ASTM C1285-97, 核廃棄物、有害廃棄物、および混合廃棄物のガラスの化学的耐久性を判断するための標準試験方法: 製品整合性試験 (PCT)
[3]ENV 12920:1997, 廃棄物の特徴付け — 指定された条件下での廃棄物の浸出挙動の決定のための方法論

Foreword

ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.

International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, 2.

The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.

Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.

ISO 16797 was prepared by Technical Committee ISO/TC 85, Nuclear energy, Subcommittee SC 5, Nuclear fuel technology.

Introduction

Any material submitted to the action of water is subject to alteration. Numerous leach tests have been developed to measure this alteration. One of these, the Soxhlet test, is routinely used to assess the chemical durability of nuclear glasses, and is now widely applied to other types of glass, to materials resulting from vitrification processes, or even to other nonporous solids intended for containment of non-radioactive toxic wastes. This is a short-term test designed to obtain a quick assessment of the chemical durability of a material in deionized water at about 100 °C.

In a static environment without water renewal, the concentration of dissolved material in solution increases, and the alteration rate subsequently diminishes. Conversely, the maximum alteration rate is observed in continuously renewed deionized water, or in a complexing medium that consumes elements from solution and prevents saturation from occurring.

This approach has several advantages: shorter test duration, higher element concentrations in solution in the boiler (well above the detection limits), assessment of the potential durability of the material under extreme conditions.

1 Scope

This International Standard describes the Soxhlet-mode parameter test to assess the chemical durability of materials by measuring the initial dissolution rate in pure water. The measurement is performed at the boiling point of water, at which the dissolution rate is considerably higher than at room temperature. In most cases, the alteration phenomena are therefore significantly accelerated.

The test described in this International Standard is intended to measure the initial dissolution rate; it is thus applicable only to nonporous materials (or materials with small, closed porosity) for which the primary alteration phenomenon is a surface reaction mechanism (diffusion mechanisms are involved in the dissolution of porous media). The test results can therefore be compared only with findings obtained for nonporous materials if serious errors of interpretation are to be avoided.

The resulting “initial dissolution rate in pure boiling water at atmospheric pressure” can be used to compare materials of the same type (e.g. oxides), provided their initial dissolution is governed by the same mechanism (e.g. surface reactions).

This parameter test cannot be used to assess the long-term behaviour of a material, which generally requires several tests, modelling and validation, as described, for example, in Standard ENV 12920.

This test is applicable to any glass, vitrified material (i.e. material resulting from a vitrification process) or nonporous oxide material with a morphology that allows the preparation of monolithic test coupons of known surface area. It determines the initial dissolution rate of the material in deionized water at the boiling point (approximately 100 °C) by analysis of the leaching solution and by measurement of the specimen mass loss.

2 Terms and definitions

For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.

2.1

alteration

superficial chemical modification of a material due to surrounding agents

2.2

alterability

susceptibility to alteration

Note 1 to entry: Alterability depends on the material itself and on its environment.

2.3

durability

ability of a material to exist for a long period of time while retaining its original qualities and properties

2.4

chemical durability

ability to withstand chemical attack

Note 1 to entry: This characteristic may be an inherent material property if the environment is duly specified and established (e.g. chemical durability in pure water at ). 100 °C).

2.5

leaching

extraction of one or more elements from solid elements by a solvent

Note 1 to entry: By extension, the term commonly designates any operation in which a specimen is exposed to the action of a solvent.

2.6

dissolution

dispersal of a substance into a solution

2.7

corrosion

gradual destruction or slow degradation of a substance or surface by a chemical effect

2.8

source term

flow of chemical species transferred from a given surface under the conditions specified by the test scenario

2.9

long-term behaviour

evolution of the “source term” and the material properties over time, up to the end of the relevant scenario

Note 1 to entry: The investigation of long-term behaviour covers the progress of the alteration and the release of elements (source term) over a specified time interval.

2.10

scenario

a time horizon and a list of factors (including risk factors) affecting the conditions of disposal or utilization of a material, specified for the purpose of assessing its long-term behaviour

Bibliography

[1]ASTM C1220-98, Standard test method for static leaching of monolithic waste forms for disposal of radioactive waste
[2]ASTM C1285-97, Standard test methods for determining chemically durability of nuclear, hazardous, and mixed waste glasses: The Product Consistency Test (PCT)
[3]ENV 12920:1997, Characterization of waste — Methodology for the determination of the leaching behaviour of waste under specified conditions