Development of recovery and long-term fixation technology of radioactive cesium using a zeolite / apatite composite

• Project/Area Number: 26820308
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Composite materials/Surface and interface engineering
• Research Institution: Hosei University (2017); Kanazawa Institute of Technology (2014-2016)
• Principal Investigator: WATANABE Yujiro 法政大学, 生命科学部, 准教授 (60410297)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2018-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2016: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2015: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2014: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: セシウム / ゼオライト / アパタイト / モルデナイト / 焼結 / 放電プラズマ焼結 / 複合体 / 安定化 / 放射性セシウム / 焼結体 / 放射性ストロンチウム / パルス通電加圧焼結 / 緻密固化体 / 複合化 / ナノ粒子 / イオン交換 / 環境浄化

Outline of Final Research Achievements

In this study we have developed a technology for recovery and long term stabilization of radioactive cesium using zeolite / apatite composite. The synthetic mordenite / apatite composite was prepared from calcium type synthetic mordenite by an alkaline hydrothermal treatment with ammonium phosphate solution at 80℃. The composite prepared was retained high cesium adsorption ability as synthetic mordenite. The zeolite/apatite composite with apatite matrix sintered using PECS method at 950℃ and 1050℃ and that sintered using pressureless sintering method at 1200℃ were dense sintered bodies without cracking. The cesium elution percentage of those sintered bodies were less than 1.0 % in 0.6 M NaCl. Therefore this technology can be expected as a recovery and long-term stabilization of radioactive cesium.

Research Products

• [Journal Article] Cesium-ion Adsorption of Zeolites and Evaluation of Desorption and Stability of Cesium-ion in zeolites after Heat Treatment (2018)
  • Author(s): Yujiro Watanabe
  • Journal Title: Journal of the Technical Association of Refractories, Japan Volume: 38 Pages: 3-9
  • NAID: 40020870145
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 汚染土壌からの放射性セシウムの除去技術 (2018)
  • Author(s): 田村堅志、渡邊雄二郎
  • Journal Title: J. Soc. Inorg. Mater. Japan Volume: 25 Pages: 115-121
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] ゼオライトのセシウムイオン吸着と熱処理による脱着と安定化 (2016)
  • Author(s): 渡辺雄二郎
  • Journal Title: 耐火物 Volume: 68 Pages: 238-244
  • NAID: 40020870145
  • Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] セシウムおよびストロンチウムイオン吸着材としてのゼオライトの安定性 (2016)
  • Author(s): 渡辺雄二郎
  • Journal Title: J. Soc. Inorg. Mater. Japan Volume: 23 Pages: 403-410
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] 各種ゼオライトを用いた放射性物質の回収と固定化方法 (2015)
  • Author(s): 渡辺雄二郎
  • Journal Title: 電気学会 フィジカルセンサ研究会資料 Volume: PHS-15-58 Pages: 5-8
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] セシウム回収材としてのポルサイト生成条件の検討 (2017)
  • Author(s): 信田遥香、渡邊雄二郎、大嶋俊一、小松優、藤永薫
  • Organizer: 第7回CSJ化学フェスタ2017
• [Presentation] 各種ゼオライトのポルサイト転換を利用したセシウムイオンの安定化 (2017)
  • Author(s): 川畑莉恵子、信田遥香、藤永薫、田村堅志、石垣隆正、渡邊雄二郎
  • Organizer: 無機マテリアル学会第135回学術講演会
• [Presentation] DESORPTION AND IMMOBILIZATION OF CESIUM ION IN SYNTHETIC MORDENITE WITH VARIOUS CATIONS BY HEAT TREATMENT (2016)
  • Author(s): H. Ishibashi, T. Sasakura, H. Yamada, T. Yaita, K. Fujinaga, Y. Komatsu, S. Oshima, Y. Watanabe
  • Organizer: The 3rd Asian Clay Conference
  • Place of Presentation: Zhujiang Hotel (中国・広州市）
  • Year and Date: 2016-11-18
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] CsおよびSr吸着合成モルデナイト／アパタイト複合体の焼成による緻密固化 (2016)
  • Author(s): 石橋光、山田裕久、藤永薫、大嶋俊一、小松優、渡辺雄二郎
  • Organizer: 無機マテリアル学会第133回学術講演会
  • Place of Presentation: 東北大学（宮城県・仙台市）
  • Year and Date: 2016-11-10
• [Presentation] 合成モルデナイト/アパタイト複合体の作製とそのセシウム及びストロンチウム吸着挙動 (2016)
  • Author(s): 石橋光、山田裕久、藤永薫、大嶋俊一、小松優、渡辺雄二郎
  • Organizer: 第60回粘土科学討論会
  • Place of Presentation: 九州大学（福岡県 福岡市）
  • Year and Date: 2016-09-15
• [Presentation] 天然クリノプチロライト/アパタイト複合体によるセシウムイオン及びストロンチウムイオンの回収と固定化 (2016)
  • Author(s): 石橋光, 山田裕久, 藤永薫, 大嶋俊一, 小松優, 渡辺雄二郎
  • Organizer: 日本セラミックス協会 2016年会
  • Place of Presentation: 早稲田大学（東京都・新宿区）
  • Year and Date: 2016-03-14
• [Presentation] 各種ゼオライトを用いた放射性物質の回収と固定化方法 (2015)
  • Author(s): 渡辺雄二郎
  • Organizer: 電気学会 フィジカルセンサ研究会
  • Place of Presentation: 金沢工業大学（石川県・野々市市）
  • Year and Date: 2015-11-20
• [Presentation] Immobilization of cesium ions by hydrothermal synthesis of analcime from natural zeolites (2015)
  • Author(s): Y. Watanabe, H. Yamada, H. Ishibashi, S. Oshima, K. Fujinaga, H. Yamada, Y. Komatsu
  • Organizer: The 9th International Conference on the Science and Technology for Advanced Ceramics (STAC-9)
  • Place of Presentation: つくば国際会議場(茨城県・つくば市）
  • Year and Date: 2015-10-19
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ケイ素及びアルミニウム含有廃棄物のゼオライト転換を利用したセシウムイオンの安定化 (2015)
  • Author(s): 渡辺雄二郎, 北中康揮, 蓮川真人, 大嶋俊一, 藤永薫, 小松優
  • Organizer: 第59回粘土科学討論会
  • Place of Presentation: 山口大学（山口県・山口市）
  • Year and Date: 2015-09-02
• [Presentation] Long-Term Immobilization Method for Radioactive Cesium-137 using Hydrothermal Synthesis of Zeolite from Coal Fly Ash (2015)
  • Author(s): Y. Watanabe, K. Kitanaka, K. Fujinaga, S. Oshima, H. Yamada, Y. Komatsu
  • Organizer: EURO CLAY 2015
  • Place of Presentation: エジンバラ大学 (イギリス・エジンバラ市）
  • Year and Date: 2015-07-05
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 天然クリノプチロライト／アパタイト複合体の作製とそのCsおよびSr吸着能の評価 (2014)
  • Author(s): 加納栞, 渡辺雄二郎, 山田裕久, 小松優
  • Organizer: 第129回無機マテリアル学会
  • Place of Presentation: アバンセホール（佐賀県・佐賀市）
  • Year and Date: 2014-11-20 – 2014-11-21
• [Presentation] アルカリ水熱合成法による石炭飛灰のゼオライト転換を利用したセシウムイオンの安定化 (2014)
  • Author(s): 北中康揮, 山田裕久, 大嶋俊一, 藤永薫, 小松優, 渡辺雄二郎
  • Organizer: 日本セラミックス協会北陸支部第１８回秋季研究発表会
  • Place of Presentation: 富山大学工学部（富山県・富山市）
  • Year and Date: 2014-11-14
• [Presentation] Elution behavior of cesium ion in synthetic mordenite after a heat treatment (2014)
  • Author(s): T. Sasakura, Y. Watanabe, S. Oshima, K. Fujinaga, H. Yamada, and Y. Komatsu
  • Organizer: ICIE2014
  • Place of Presentation: 沖縄コンベンションセンター（沖縄県・宜野湾市）
  • Year and Date: 2014-11-09 – 2014-11-12