2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development of elemental separation using laser induced reaction and its application to high-level radioactive waste
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15H04248
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| Research Institution | National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology |
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Principal Investigator |
佐伯 盛久 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 東海量子ビーム応用研究センター, 上席研究員(定常) (30370399)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
浅井 志保 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 主任研究員 (10370339)
松村 大樹 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 物質科学研究センター, 研究主幹 (30425566)
田口 富嗣 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 東海量子ビーム応用研究センター, 上席研究員(定常) (50354832)
蓬田 匠 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 原子力基礎工学研究センター, 研究職 (40743349)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 原子力エネルギー / 反応・分離工学 / 廃棄物再資源化 / レーザープロセシング / X線吸収微細構造分光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では研究代表者らが考案したレーザー微粒子化元素分離法を、使用済み核燃料廃液からの白金族元素回収へ適用することを目指しており、昨年度までに実廃液からパラジウムを選択的に回収できることを実証した。今年度は、レーザー条件の調節によるパラジウム回収率向上およびパラジウム以外の白金族元素回収を目指し、以下のことを行った。
①時間分解X線吸収微細構造（XAFS）分光法により、パラジウム溶液系におけるレーザー微粒子化反応のその場観測を行い、平均出力一定でパルスエネルギー、パルス繰り返し数を変化させたナノ秒パルス紫外レーザーを照射した時の反応速度変化を調べた。その結果、同じ平均出力でもパルスエネルギーが低い時には反応が途中で停滞してしまい、高パルスエネルギー照射時と比較して反応効率が半分程度に低下した。これより、レーザー微粒子化元素分離法では高パルスエネルギーのレーザー光の使用が必須であることを実証した。
②ロジウム溶液系でもレーザー微粒子化反応を時間分解XAFS分光によりその場観測した。データ解析を進めていくうちに、ロジウム溶液系での反応はパラジウム溶液系よりも複雑であり、解析に工夫が必要なことがわかった。そこで、ケモメトリクス解析をデータ処理に導入し、時間分解X線吸収スペクトルを解析することを試みた。その結果、反応物や生成物のスペクトルに埋もれていた反応中間体に関する情報を得ることに成功した。また、ロジウム溶液系でもレーザー微粒子化元素分離法により効率的に金属回収できることを示すデータを得た。
③ルテニウム溶液系でのレーザー微粒子化反応を検討するために、その溶液中での錯形成状態をXAFS分光により調べた。その結果、ルテニウムの錯形成反応が安定化するには数日単位での時間を要し、レーザー微粒子化元素分離を適用するにはまず溶液状態の調製から工夫しなければならないことがわかった。
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(8 results)
