Elektrochemische Untersuchungen an UO2 zeigen eine Korrelation zwischen den Korrosionspotentialen und den Abtragsraten. Somit wird die Möglichkeit eröffnet, Abtragsraten von UO2 in verschiedenen Elektrolytsystemen ausschließlich durch Potentialmessung zu bestimmen. Die Anfertigung der Korrelationskurven ist auf zwei verschiedenen Wegen möglich: Das Redoxpotential wird einmal durch das Anlegen einer Spannung simuliert, ein weiteres Mal wird die Änderung des Fermi-Niveaus in der Lösung mit Hilfe von Redoxsystemen erreicht. Potentiostatische Messungen können somit benutzt werden, um Einflüsse von Redoxsystemen zu simulieren, die unter Laborbedingungen nicht konstant gehalten werden können.
Ventilmetalle werden überall in der Nukleartechnik eingesetzt. Wegen ihrer großen Bedeutung sind Korrosionsuntersuchungen an Titanium und Zirkonium sowie deren Legierungen durchgeführt worden. Die untersuchten praxisrelevanten Salzlaugen waren Q-Lauge, Bentonit Porenwasser sowie das Modellsystem ges. NaCl-Lösung. Experimente sind mit Hilfe der Radioisotopenmethode bei verschiedenen Temperaturen (25°C, 55°C und 80°C) durchgeführt worden.
Wegen des hohen Titanpreises ist angedacht worden, die optionale Ti99.8Pd- Abschirmung einzusparen und sich auf den Korrosionsschutz des Stahls sowie den des Zircaloy-4 zu verlassen.Die Untersuchungsergebnisse zeigen, daß Zircaloy-4 in negativen Potentialbereichen etwas stabiler ist als Ti99.8Pd, der Korrosionsschutz im positiven Potentialbereich jedoch zusammenbricht. Ti99.8Pd zeigt auch in diesem Bereich noch einen hohen Korrosionsschutz. H2O2 hat bei der zu erwartenden Konzentration (~10-6 M) und den untersuchten Temperaturen keinen Einfluß auf das Korrosionsverhalten. Impedanzmessungen zeigen, daß die Dicke der oxidischen Deckschicht in den verschiedenen Salzlösungen variiert und sich in Q-Lauge, aufgrund des hohen Magnesiumgehaltes, eine sehr stabile Deckschicht bildet. Die Leitfähigkeit der Zircaloy-4-Deckschicht korreliert mit der Stabilität der Deckschicht. Kontaktpotentiale zwischen Zircaloy-4 und UO2 zeigen in allen relevanten Salzlaugen die Dominanz des UO2.
Zircaloy-4 eignet sich somit nur bedingt als weiterer Korrosionsschutz, aufgrund seiner Instabilität im positiven Potentialbereich.
Potentiostatic simulation of the effect of oxidants on corrosion on UO2 have been investigated. The potential at the interface of the semiconductors UO2 representing simfuel or spent fuel and an aqueous redox solution depends on the concentration of oxidants in solution. The electrode potential on can be adjusted by shifting the Fermi level of UO2 by potentiostatic polarization. Potentiostatic simulation of the effects of oxidants is used to obtain reliable data in systems with rapidly varying oxidant concentrations.
Valve metals are widely used in various fields of nuclear technology. Because of their practical importance it is an urgent need to investigate the corrosion behavior of Titanium and Zirconium and ist alloys in relevant brines, the relevant electrolyte system being saturated NaCl-solution, Q-brine and Bentonit Porewater. The experiments were performed at various temperatures applying the Radioisotope Method.
Due to the high price of Titanium it was proposed to use carbon steel and stainless steel alone as materials for Pollux containers. However, in addition one might also rely on the resistance of Zircaloy-4 cladding towards corrosion in brines. From these results obtained it can be clearly seen, that in brines of practical importance at negative potentials the resistance of Zircaloy-4 towards corrosion is slightly better than that of Ti99.8Pd but in the range of positive potentials the corrosion resistance of Zircaloy-4 collapses. The resistivity of Ti99.8Pd on the other hand remains. H2O2 does not influence Zircaloy-4 corrosion at the temperatures aforementioned on condition that the H2O2 concentrations do not drastically exceed those existing in practice (~ 10-6 M). Impedance measurements demonstrate that the thickness of the ZrO2 layer varies within the relevant brines. In Q-brine because of its Magnesia content an oxide layer of higher resistance towards corrosion is formed. The conductivity of the Zircaloy-4 oxide layer correlates with its corrosion resistance. Investigations were also performed on contact potentials of Zircaloy-4 with UO2. Measurements show that in all relevant brines the mixed potential is dominated by UO2.
Zircaloy-4 can only be limited relied on as a material resisting corrosion due to its instability in the positive potential range.
