Verlag des Forschungszentrums Jülich
JUEL-4063
Die höchsten Korrosionsraten wurden in der MgCl2-Lauge mit Eisenzusätzen erreicht.
Für die unbestrahlten U-Al Brennelemente wurden höhere Korrosionsraten als für das
Hüllmaterial Aluminium ermittelt. Die in der MgCl2-Lauge entstandenen Korrosionsprodukte
wurden mit FTIR, RBA, REM und ICP-MS untersucht. Die Hauptelemente der sekundären
Phasen sind Magnesium und Aluminium. Gelöstes Aluminium und Uran sind quantitativ in
den sekundären Phasen enthalten. Die Korrosionsprodukte bestehen hauptsächlich aus
Bischofit und aus Mg-Al-Hydrotalkit. Die letztgenannte Verbindung wurde zum ersten Mal in
Korrosionsexperimenten mit Aluminium bzw. unbestrahlten U-Al Brennelementen
identifiziert. Um die Eigenschaften von Hydrotalkiten unter Endlagerbedingungen zu
untersuchen, wurden Ionen-Austausch Experimente mit Iodid, Cäsium und Americium sowie
Stabilitätsexperimente durchgeführt. CO3-Hydrotalkite und Cl-Hydrotalkite können diese
Ionen austauschen. Ein CO3-Hydrotalkit ist in einem weiten pH-Bereich stabil, aber in
MgCl2-Lauge bildet sich spontan ein Cl-Hydrotalkit. Diese Eigenschaften machen
Hydrotalkite attraktiv für den Einsatz als Verfüllmaterial.
The highest corrosion rate was determined in the MgCl2-brine with iron additives. A
non-irradiated plate of the V-Al fuel element had a higher corrosion rate than an aluminium
plate. The corrosion products formed in the MgCl2-brine were investigated with FTIR, XRD,
SEM and ICP-MS. The main elements of the secondary phases are magnesium and
aluminium. All dissolved aluminium and uranium precipitated in the secondary phases. The
corrosion products consist mainly of bishofite and of Mg-Al-hydrotalcite. The latter
compound was identified for the first time in corrosion experiments with aluminium and
non-irradiated V-Al plates. To investigate the hydrotalcite properties with respect to final
disposal conditions, ion-exchanged experiments with iodide, caesium and americium were
performed as well as stability experiments. CO3-hydrotalcite and Cl-hydrotalcite are able to
exchange these ions. CO3-hydrotalcite is stable in a wide pH field, but in the MgCl2-brine a
Cl-hydrotalcite is formed immediately. These properties make hydrotalcites attractive as
possible backfill material.
Mazeina, Lena
Investigation of the corrosion behaviour of U-Al material test reactor fuel elements in repository-relevant solutions and characterisation of the secondary phases formed
VIII, 116 S., 2003
Der sichere Einschluß von bestrahlten U-A1 Material-Testreaktor-Brennelementen
während der Endlagerung zu gewährleisten ist die Hauptbedingung bei der direkten
Endlagerung. Um das Verhalten des Hüllmaterials und der unbestrahlten Brennelemente unter
diesen Bedingungen zu verstehen, sind Korrosionsexperimente durchgeführt worden. Die
ermittelten Daten sollen dazu beitragen, die Korrosionsmechanismen zu bestimmen und die
entstandenen Korrosionsprodukte zu charakterisieren. Zwölf Korrosionsexperimente wurden
in verschiedenen Lösungen (MgCl2-Lauge, NaC1-Lauge und Granitwasser), mit
Eisenzusätzen (Fe0, FeII) und mit unterschiedlichen Oberflächen- zu Volumen-Verhältnissen
bei 90°C unter anaeroben Bedingungen durchgeführt.
The safe embedding of direct-disposed irradiated V-Al material test reactor fuel
elements is the main requirement of fmal disposal. To clarify the behaviour under these
conditions corrosion experiments with non-irradiated fuel elements and with aluminium as
cladding material were performed. The results are used to explain the corrosion mechanism
and characterise the corrosion products formed. Twelve corrosion experiments were
performed in different media (MgC12-brine, NaCl-brine and granite water), with iron additives
(Fe0, FeII) and with different surface-to-volume ratios at 90°C under anaerobic conditions.
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