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Cesium Desorption for Remediation of Fukushima Radioactive Soils

Research Project

Project/Area Number 17J07598
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Modeling and technologies for environmental conservation and remediation
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

YIN XIANGBIAO  東京工業大学, 大学院 理工学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2017-04-26 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
KeywordsDecontamination / Cesium / Desorption / Remediation / Clay Minerals / Soil / Cation Exchange / Hydrothermal treatment
Outline of Annual Research Achievements

本研究目的は、イオン含有亜臨界水による汚染土壌からのCs脱離、汚染土壌の大幅な減容化技術の実用化に資することを目的とする。本研究技術提案では、まずCsを吸着しやすい粘土鉱物(バーミキュライト)からのCs脱離に関する試験を実施し、アルカリ・アルカリ土類金属イオン水(0.5M)を用いて亜臨界水で洗浄すると、バーミキュライト中のCsの脱離効果を確認する。そして、亜臨界処理により粘土鉱物からCsを高効率回収できることを評価を行う。次いで、非放射性Csを吸着させた模擬汚染土壌に対してイオン含有亜臨界水によるCs脱離試験を行い、最適なCs脱離条件を明らかにする。その条件下で、事故由来の放射性Csが吸着した実汚染土壌を対象としてCs脱離試験を行い、放射性Csの脱離効果を確認する。一連の結果に基づき、エネルギー効率などを含めた実用性検討、および大量土壌処理法としての適用性評価をするとともに、そのコスト評価を行う。

まとめ:① 設定目標の達成度評価:Cs脱離の汚染土壌二次減容化システムに対しての目標を設定し、全て達成することができた。汚染した細粒物からの放射性Cs脱離率は95%以上であること:Cs脱離試験(ホット)に示されるように250℃、液固比=100mL/gの条件でCs脱離率98%を達成しており目標を達成できた。

② Cs脱離機構:実際の土壌中の粘土鉱物ではCsはフレイドエッジサイト(粘土層間のエッジの膨潤した部分)にまず吸着し、Csの強い吸着力とイオンの集積しやすさによって膨潤した層間の一部を閉じてしまい、脱離されにくくなるものと考えられている。こうした状態は粘土鉱物の層間を全てCsで交換することで再現できる。層間を全てCsで交換したバーミキュライトを用いたコールド試験によって、今回のホット試験の傾向をほぼ模擬することができた。

Research Progress Status

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Report

(1 results)
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2018 2017 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Peer Reviewed: 4 results) Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] Guangxi University(China)

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Journal Article] Effective and efficient desorption of Cs from hydrothermal-treated clay minerals for the decontamination of Fukushima radioactive soil2018

    • Author(s)
      Xiangbiao Yin, Nobutake Horiuchi, Satoshi Utsunomiya, Asumi Ochiai, Hideharu Takahashi, Yusuke Inaba, Xinpeng Wang, Toshihiko Ohnuki, Kenji Takeshita
    • Journal Title

      Chemical Engineering Journal

      Volume: 333 Pages: 392-401

    • DOI

      10.1016/j.cej.2017.09.199

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Effects of NH4+, K+, Mg2+, and Ca2+ on the Cesium Adsorption/Desorption in Binding Sites of Vermiculitized Biotite2017

    • Author(s)
      Xiangbiao Yin, Xinpeng Wang, Hao Wu, Hideharu Takahashi, Yusuke Inaba, Toshihiko Ohnuki, Kenji Takeshita
    • Journal Title

      Environmental science & technology

      Volume: 51 Issue: 23 Pages: 13886-13894

    • DOI

      10.1021/acs.est.7b04922

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Effect of Temperature on K<sup>+</sup> and Mg<sup>2+</sup> Extracted Desorption of Cs from Vermiculitized Biotite2017

    • Author(s)
      Yin XZhang LOchiai AUtsunomiya STakahashi HOhnuki TTakeshita K
    • Journal Title

      Chemistry Letters

      Volume: 46 Issue: 9 Pages: 1350-1352

    • DOI

      10.1246/cl.170551

    • NAID

      130006067855

    • ISSN
      0366-7022, 1348-0715
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Enhanced desorption of cesium from collapsed interlayer regions in vermiculite by hydrothermal treatment with divalent cations2017

    • Author(s)
      Xiangbiao Yin, Xinpeng Wang, Hao Wu, Toshihiko Ohnuki, Kenji Takeshita
    • Journal Title

      Journal of hazardous materials

      Volume: 326 Pages: 47-53

    • DOI

      10.1016/j.jhazmat.2016.12.017

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Enhanced desorption of cesium from vermiculitized biotite by treatment with cations2017

    • Author(s)
      Xiangbiao Yin, Yusuke Inaba, Kenji Takeshita.
    • Organizer
      Annual Meeting of Atomic Energy Society of Japan
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Mechanism of Enhanced Cs Desorption from Clay Minerals under Hydrothermal Condition2017

    • Author(s)
      Xiangbiao Yin, Hideharu Takahashi, Yusuke Inaba, Kenji Takeshita, Nobutake Horiuchi, Takahiro Chikazawa; Asumi Ochiai, Satoshi Utsunomiya
    • Organizer
      Annual Meeting of Atomic Energy Society of Japan
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Effective and Efficient Removal of Cs from Clay Minerals for Volume Reduction of Radioactive Soil in Fukushima2017

    • Author(s)
      Xiangbiao Yin, Hideharu Takahashi, Yusuke Inaba, Kenji Takeshita
    • Organizer
      The 4th Japan-China Academic Symposium on Nuclear Fuel Cycle (ASNFC 2017)
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] Publication of Takeshita Lab.

    • URL

      http://www.lane.iir.titech.ac.jp/~takeshita/publication/index.html

    • Related Report
      2017 Annual Research Report

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Published: 2017-05-25   Modified: 2024-03-26  

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