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焼却炉から発生する主灰および飛灰中のアルカリ金属類の塩化揮発法による低減

Research Project

Project/Area Number 15F15051
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section外国
Research Field Environmental engineering and reduction of environmental burden
Research InstitutionChubu University

Principal Investigator

二宮 善彦  中部大学, 工学部, 教授 (10164633)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) JIAO FACUN  中部大学, 工学部, 外国人特別研究員
Project Period (FY) 2015-04-24 – 2017-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Keywordsセシウム / 塩化揮発法 / アルカリ金属 / 焼却灰 / XAFS / 塩化カルシウム
Outline of Annual Research Achievements

2011年3月11日に発生した東日本大震災に伴う原子力発電所の事故によって、セシウム ( Cs ) などの放射性物質が流出し、特に放射性セシウム( Cs-134 およびCs-137 )は発生する放射性元素のなかで揮発性が高いため、その流出量が多くなっている。このうちCs-137 は、半減期が約30 年であるため、放射能による環境への影響は長時間持続される。瓦礫や草木に付着および吸収された放射性セシウムは、焼却による減容化処理が実施されている。ごみと一緒に焼却炉に入った放射性セシウムは、800℃以上の高温燃焼条件で、一部は揮発もしくは液滴となって排ガスへ移動し、残りの放射性セシウムは、ごみの燃え残り(主灰)に固溶する。このうち、主灰に固溶した放射性セシウムは主にアルミナシリケートと結合し、難溶性のためその除染は簡単ではない。
そこで、本研究では、高温下でのアルミナシリケートに固溶するアルカリ金属類(Na, K, Cs)の塩化揮発反応の測定を行い、セシウムの揮発速度に及ぼす競合元素や促進元素の影響を反応工学的観点から明らかにすることを目的に共同で研究を実施した。具体的な成果として
(1)実験には放射性セシウムを含まない焼却灰および焼却灰にセシウム添加して模擬灰を作製して実験を行った。この結果、焼却灰に30%wtのCaCl2を添加した場合、1200℃以上の温度でセシウムの揮発率が90%以上を超えることを確かめ、Cs>K>Naの順に揮発しやすいことがわかった。
(2)また、反応中間体として700~1100℃の温度範囲でCsCaCl3生成をX線回折装置にて検出。また、焼却灰に添加する塩化物としてCaCl2以外にMgCl2の効果についても評価した。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • Research Products

    (7 results)

All 2017 2016

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Journal Article] Role of CaCl2 and MgCl2 addition in the vaporization of water-insoluble cesium from incineration ash during thermal treatment2017

    • Author(s)
      Facun Jiao, Norikazu Kinoshita, Masato Kawaguchi, Motoyuki Asada, Maki Honda, Keisuke Sueki, Yoshihiko Ninomiya
    • Journal Title

      Chemical Engineering Journal

      Volume: 323 Pages: 114-123

    • DOI

      10.1016/j.cej.2017.04.086

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Vaporization Mechanisms of Water-Insoluble Cs in Ash During Thermal Treatment with Calcium Chloride Addition2016

    • Author(s)
      Facun Jiao, Norie Iwata, Norikazu Kinoshita, Masato Kawaguchi, Motoyuki Asada, Maki Honda, Keisuke Sueki, Yoshihiko Ninomiya
    • Journal Title

      Environmental Science & Technology

      Volume: 50 Issue: 24 Pages: 13328-13334

    • DOI

      10.1021/acs.est.6b03635

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 焼却灰中に含まれるセシウムのCa 系添加剤による塩化揮発2017

    • Author(s)
      焦発存、二宮善彦、木下哲一、浅田素之、本多 真紀、末木啓介
    • Organizer
      化学工学会第82年会
    • Place of Presentation
      芝浦工業大学 豊洲キャンパス(東京都江東区)
    • Year and Date
      2017-03-06
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Removal of cesium from incineration ash by the chloride volatilization method2016

    • Author(s)
      Facun Jiao, Norie Iwata, Yoshihiko Ninomiya, Norikazu Kinoshita, Takuma Noto, Motoyuki Asada, Keisuke Sueki, Maki Honda
    • Organizer
      Impacts of Fuel Quality on Power Production
    • Place of Presentation
      Prague, Czech Republic
    • Year and Date
      2016-09-19
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Removal of Cesium from Incineration Ash by the Chloride Volatilization Method2016

    • Author(s)
      Facun Jiao, Norie Iwata, Norikazu Kinoshita, Takuma Noto, Motoyuki Asada, Maki Honda, Keisuke Sueki, Yoshihiko Ninomiya
    • Organizer
      Impacts of Fuel Quality on Power Production
    • Place of Presentation
      IMG Conference Centre (Prague, Czech republic)
    • Year and Date
      2016-09-19
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Comparison of the effects of CaCl2 and MgCl2 on the vaporization of Cs in ashes during thermal treatment2016

    • Author(s)
      Facun Jiao, Norie Iwata, Yoshihiko Ninomiya, Norikazu Kinoshita, Motoyuki Asada, Motoyuki Asada, Maki Honda
    • Organizer
      化学工学会第48回秋季大会
    • Place of Presentation
      徳島大学 常三島キャンパス(徳島県徳島市)
    • Year and Date
      2016-09-06
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Vaporization of cesium in ash by chlorination and its dependence2016

    • Author(s)
      Facun Jiao、岩田倫枝、木下哲一、能任琢真、浅田素之、二宮善彦
    • Organizer
      化学工学会
    • Place of Presentation
      関西大学(大阪府・吹田市)
    • Year and Date
      2016-03-14
    • Related Report
      2015 Annual Research Report

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Published: 2015-11-26   Modified: 2024-03-26  

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