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Immobilization of radioactive materials using phosphate glass anomaly and establishment of phase separation recycling technology

Research Project

Project/Area Number 20K12224
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 64020:Environmental load reduction and remediation-related
Research InstitutionKogakuin University

Principal Investigator

OKURA Toshinori  工学院大学, 先進工学部, 教授 (70255610)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2021: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2020: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Keywords粘土鉱物 / セシウム / リン酸マグネシウムガラス / リン酸塩ガラス異常現象 / ガラス固化 / 分相リサイクル / 分極処理 / 放射性物質
Outline of Research at the Start

ヨウ素吸着性能評価により適切なマグネシウム化合物を選択し、anomalousタイプのリン酸マグネシウムガラスを用いてガラス固化体を作製する。セシウム、ストロンチウムについては、粘土鉱物による吸着、およびリン酸カルシウムガラスを用いてイオン交換により回収し、マグネシウムとの混合系ガラス固化体を作製する。得られた固化ガラスについて、DTA・XRD・FT-IR・Laser Raman、および浸出試験、ガンマ線照射試験等による評価を行う。さらに、このガラスの分相現象や結晶化によってできる各相の化学的耐久性の違いから、熱水・酸溶出法を用いてセシウム、ストロンチウムの抽出やリンの回収を行う。

Outline of Final Research Achievements

In this study, inexpensive clay minerals were used as adsorbents and the Cs adsorbed clay minerals were directly vitrified with magnesium phosphate glass. From adsorption isotherms, the saturated Cs adsorption of montmorillonite Mts was 119 mg g-1. Only diffraction peaks of Mts were observed in the pre-calcined Mts and pre-calcined Cs-adsorbed Mts, while mullite was formed in the calcined Mts and porcite in the calcined Cs-adsorbed Mts. The extent of vitrification of calcined Cs-adsorbed Mts was investigated and it was found that up to 30 mass% of Cs-adsorbed Mts could be solidified. The results of X-ray fluorescence analysis confirmed that Cs remained in all solidified samples.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

現在、原子力発電所事故により発生した放射性物質による汚染土壌の保管技術は確立しておらず、課題となっている。本研究では、安価な粘土鉱物を吸着剤とし、Cs吸着粘土鉱物ごとガラス固化する方法を用いた。粘土鉱物はAlやSiのようなガラス形成成分が主成分であるため、ガラス固化が可能であり、減容化をした上で長期安定的な保管が期待できる。MgO-P2O5系ガラス (MPガラス) はメタ組成 (MgO/P2O5=1)付近において、急激な密度低下が起こることから(リン酸異常現象)、より多くの廃棄物を取り込むことができる。本研究では、Cs吸着粘土鉱物の、MPガラスへの固化化の可能性を示した。

Report

(4 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (57 results)

All 2023 2022 2021 2020 Other

All Journal Article (15 results) (of which Peer Reviewed: 11 results,  Open Access: 3 results) Presentation (35 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Invited: 5 results) Book (1 results) Remarks (2 results) Patent(Industrial Property Rights) (4 results) (of which Overseas: 1 results)

  • [Journal Article] Chemically Driven Ion Exchanging Synthesis of Na5YSi4O12-Based Glass-Ceramic Proton Conductors2023

    • Author(s)
      Toshinori Okura, Naoki Matsuoka, Yoshiko Takahashi, Naoya Yoshida, Kimihiro Yamashita
    • Journal Title

      Materials

      Volume: 16 Issue: 6 Pages: 2155-2155

    • DOI

      10.3390/ma16062155

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    • Author(s)
      國毋優香, 小川実紗, 藤井達生, 大倉利典, 橋本英樹
    • Journal Title

      Journal of the Japan Society of Colour Material

      Volume: 95 Issue: 5 Pages: 122-127

    • DOI

      10.4011/shikizai.95.122

    • ISSN
      0010-180X, 1883-2199
    • Year and Date
      2022-05-20
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    • Author(s)
      Toshinori Okura, Koji Kawada, Kimihiro Yamashita
    • Journal Title

      Journal of the Ceramic Society of Japan

      Volume: 130 Issue: 1 Pages: 10-15

    • DOI

      10.2109/jcersj2.21111

    • NAID

      130008139202

    • ISSN
      1348-6535, 1882-0743
    • Year and Date
      2022-01-01
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      Volume: - Issue: 5 Pages: 2253-2260

    • DOI

      10.1007/s10967-022-08272-7

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      Volume: 313 Pages: 131741-131741

    • DOI

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      Volume: 14 Issue: 03 Pages: 2141001-2141001

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      Volume: 47 Issue: 2 Pages: 1940-1948

    • DOI

      10.1016/j.ceramint.2020.09.023

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      Volume: 27 Pages: 61-69

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    • Author(s)
      Koji Kawada, Kimihiro Yamashita, Toshinori Okura
    • Journal Title

      Journal of the Ceramic Society of Japan

      Volume: 128 Issue: 7 Pages: 375-380

    • DOI

      10.2109/jcersj2.20083

    • NAID

      130007868173

    • ISSN
      1348-6535, 1882-0743
    • Year and Date
      2020-07-01
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      Koji Kawada, Kimihiro Yamashita, Toshinori Okura
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      Volume: 545 Pages: 120236-120236

    • DOI

      10.1016/j.jnoncrysol.2020.120236

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      河村岳, 川田耕司, 吉田直哉, 山下仁大, 大倉利典
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      河村 岳, 川田耕司, 吉田直哉, 山下仁大, 大倉利典
    • Organizer
      日本セラミックス協会第34回秋季シンポジウム(オンライン)
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 廃セッコウを用いた好気性微生物培養方法の検討2021

    • Author(s)
      五嶋 環, 藤井克彦, 袋布昌幹, 大倉利典
    • Organizer
      無機マテリアル学会第142回学術講演会(オンライン)
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] Development of Na+ Conducting Rare Earth-Free Narpsio Glass-Ceramics2020

    • Author(s)
      Toshinori Okura
    • Organizer
      18th International Conference of Numerical Analysis and Applied Mathematics (ICNAAM 2020) (Rhodes, Greece: Virtual Conference)
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Development of Narpsio solid electrolytes with Na+-superionic conductivity prepared by crystallization of glasses2020

    • Author(s)
      Toshinori Okura
    • Organizer
      16th International Conference of Computational Methods in Sciences and Engineering (ICCMSE 2020) (Crete, Greece: Virtual Conference)
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Book] エレクトロニクス用セラミックスの 応用、開発と評価手法2020

    • Author(s)
      大倉利典 他(計55名)
    • Total Pages
      543
    • Publisher
      技術情報協会
    • ISBN
      9784861047985
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Remarks] 機能性セラミックス化学研究室

    • URL

      http://www.ns.kogakuin.ac.jp/~wwb1020/index.html

    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Remarks] 先進工学部の研究室 機能性セラミックス化学研究室

    • URL

      https://www.kogakuin.ac.jp/faculty/lab/ae_lab15.html

    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] ナトリウムイオン電池用部材、ナトリウムイオン電池用部材の形成材料、及び、ナトリウムイオン電池2023

    • Inventor(s)
      大倉利典, 山下仁大
    • Industrial Property Rights Holder
      学校法人工学院大学
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2023
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 結晶化ガラス、ナトリウムイオン電池用電極、及び、ナトリウムイオン電池2022

    • Inventor(s)
      大倉利典, 山下仁大
    • Industrial Property Rights Holder
      学校法人工学院大学
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2022
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 微生物製剤の製造方法、微生物製剤及び堆肥製造方法2022

    • Inventor(s)
      石田陽平, 五嶋環, 藤井克彦, 大倉利典
    • Industrial Property Rights Holder
      (株)太陽油化
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2022
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Overseas
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 微生物製剤の製造方法及び微生物製剤2021

    • Inventor(s)
      石田陽平, 五嶋環, 藤井克彦, 大倉利典
    • Industrial Property Rights Holder
      石田陽平, 五嶋環, 藤井克彦, 大倉利典
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2021
    • Related Report
      2021 Research-status Report

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Published: 2020-04-28   Modified: 2024-01-30  

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