Corrosión en rendijas del cobre como barrera ingenieril para repositorios de residuos radiactivos de nivel alto

Abstract

El presente trabajo tiene como objetivo determinar la viabilidad del uso del cobre libre de oxígeno como barrera ingenieril de repositorios de residuos radiactivos de nivel alto. Este material se destaca por su excelente resistencia a la corrosión generalizada y localizada en electrolitos acuosos; particularmente en ambientes reductores como los esperados en los sitios donde se colocará este tipo de repositorio, por debajo de las napas subterráneas. Como primera parte de un análisis más general, se estudiaron los efectos corrosivos de diferentes iones potencialmente en contacto con la barrera ingenieril. Se seleccionaron ocho sistemas con diferentes concentraciones de cloruro, sulfato y bicarbonato (0,001 a 1 M) y diferentes temperaturas (30, 60 y 90 °C). Se realizaron ensayos al potencial de circuito abierto y ensayos denominados potenciodinámico – galvanostático - potenciodinámico para determinar la existencia de corrosión en rendijas. Se utilizaron formadores de rendija artificiales. Para caracterizar las probetas después de cada ensayo se utilizó microscopía electrónica de barrido y óptica. La composición de los productos de corrosión se determinó por microanálisis de dispersión de energía de rayos X. Los ensayos mostraron que la corrosión en rendijas sólo se observa en algunas de las 8 soluciones seleccionadas. La corrosión no fue muy profunda y se produjo por debajo de los bordes del formador de rendija. Se observó cierta corrosión lejos de la rendija artificial, lo que indica la posible ocurrencia de corrosión en rendijas inversa.

This work is aimed at determining the viability of copper as an engineering barrier of high level radioactive waste (HLRW) containers. Copper exhibits an excellent resistance to generalized and localized corrosion in aqueous electrolytes; particularly in reducing environments as those expected where it is planned to use this type of container. As the first part of a more general analysis, the corrosive effects of different ions, which might be in contact with the engineering barrier, were studied. Eight systems were selected with different concentrations of chloride, sulphate and bicarbonate (0.001 to 1 M) and different temperatures (30, 60 and 90 °C). Tests were developed to determine the existence of crevice corrosion: open circuit potential tests and Potentiodynamic-Galvanostatic-Potentiodynamic (PD-GS-PD) tests. Artificial crevice formers were used in both cases. Scanning electron microscopy and optical microscopy were used to characterize the creviced specimens after testing. Corrosion products composition was determined by Energy Dispersive Microanalysis (EDS). The crevice corrosion tests showed that crevice corrosion is observed only in some of the 8 selected solutions. The corrosion was not very deep and it occurred below the edges of the crevice formers. Some corrosion was observed out of the crevices, indicating the possible occurrence of inverse crevice corrosion.