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2017 Fiscal Year Annual Research Report

Treatment of fuel debris using molten fluorides

Research Project

Project/Area Number 15K06665
Research InstitutionTokyo City University

Principal Investigator

松浦 治明  東京都市大学, 工学部, 准教授 (70262326)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 佐藤 修彰  東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (70154078)
Project Period (FY) 2015-04-01 – 2018-03-31
Keywords燃料デブリ / 溶融塩 / 溶解 / 電解 / フッ化物 / 塩化物 / ジルコニウム / ウラン
Outline of Annual Research Achievements

本年度は、3ステップの燃料デブリ処理の2ステップ目である溶融塩へのデブリの溶解挙動、そして3ステップ目である溶融塩電解プロセスの検討を、主にジルコニウム化合物を用いて実施した。
溶融塩への溶解挙動については、前段のフッ化プロセスで一部フッ化されたジルコニウムのフッ化物溶融塩への溶解性を確かめるべく、まず単体のフッ化ジルコニウムと浴であるフッ化リチウムーナトリウムーカリウム共晶溶融塩を種々の温度条件下で共存させ、溶融固化後の試料片の上部および下部を一部削り取り、ジルコニウムの濃度分布を蛍光X線分析の検量線法により評価した。6時間の保持時間では、800oCではほぼ均一に混合され溶解したことが認めれられたが、600oCではもともと試料を仕込んだ下部より上部の方がジルコニウムの存在量が多く、均一に溶解していないことが分かった。また800oCではジルコニウムのモル分率を10%程度にすると、もともと仕込んだジルコニウムより濃度が低下し、フッ化ジルコニウムの揮発が認められた。従ってジルコニウムを浴中に積極的に導入したいなら600oC以上800oC以下、フッ化ウランの方が同温度において溶解度が高ければ、ウランを選択的に浴中に導入したいなら600oC以下に設定するのが望ましい。
溶融塩電解の検討については、フッ化物として塩化物浴に導入されたときにどのような電解条件が適当か検討するために、フッ化ジルコニウムを溶質として塩化リチウムー塩化カリウム共晶塩中での電気化学測定を実施した。溶質が塩化ジルコニウムの時よりもむしろジルコニウムの原子価2価を経由する電気化学的挙動が明確になった。またデブリを想定して一旦不溶性の酸化物になったジルコニウムをフッ化物添加により溶解させタングステン電極への電解を試みたところ、非常に電極への密着性の良い電析物が得られた。今後はこの経験をウランを用いた試験に活用する。

  • Research Products

    (8 results)

All 2017

All Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results)

  • [Presentation] Fluorination of Uranium-Zirconium Mixture by Hydrogen Fluoride2017

    • Author(s)
      Haruaki Matsuura,Takahiro Ono, Takafumi Uchiyama, Atsushi Nezu, Nobuaki Sato
    • Organizer
      The 6th Asian Symposium of Molten Salt Chemistry and Technology, Gyeongju, Korea, 13-16, June 2017
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Redox behavior of zirconium in molten LiCl-KCl coexisting oxide2017

    • Author(s)
      Tatsuya Emori, Yukiko Okada, Takafumi Uchiyama, Haruaki Matsuura
    • Organizer
      The 6th Asian Symposium of Molten Salt Chemistry and Technology, Gyeongju, Korea, 13-16, June 2017
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 選択フッ化と溶融塩電解による燃料デブリの処理 (1)選択フッ化プロセス2017

    • Author(s)
      松浦治明、内山孝文、根津篤、佐藤修彰
    • Organizer
      日本原子力学会秋の大会、札幌、2017年9月
  • [Presentation] 選択フッ化と溶融塩電解による燃料デブリの処理(2)フッ化物溶融塩へのフッ化ジルコニウムの溶解挙動2017

    • Author(s)
      佐藤忠義、内山孝文、佐藤修彰、松浦治明
    • Organizer
      日本原子力学会秋の大会、札幌、2017年9月
  • [Presentation] 選択フッ化と溶融塩電解による燃料デブリの処理(3)溶融塩化物浴中におけるフッ化物イオン共存下でのジルコニウムの電気化学的挙動2017

    • Author(s)
      江森達也、内山孝文、松浦治明
    • Organizer
      日本原子力学会秋の大会、札幌、2017年9月
  • [Presentation] Selective fluorination and molten salt electrolysis for fuel debris; HF fluorination of UO2 and ZrO22017

    • Author(s)
      H.Matsuura, T.Ono,T.Uchiyama, A.Nezu, N.Sato
    • Organizer
      Asian Nuclear Fuel Conference 2017 (2017 Sep. 8-9, Jeju, Korea)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Electrochemical Behavior of Zirconium in Molten Chloride - Coexisting Fluoride for Fuel Debris Treatment2017

    • Author(s)
      Tatsuya Emori, Takafumi Uchiyama, Haruaki Matsuura
    • Organizer
      Asian Nuclear Fuel Conference 2017 (2017 Sep. 8-9, Jeju, Korea)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 溶融 LiCl-KCl 中に存在する酸化物イオン及びフッ化物イオンが及ぼす ジルコニウムの酸化還元挙動への影響2017

    • Author(s)
      江森達也、内山孝文、松浦治明
    • Organizer
      第49回溶融塩化学討論会、2017.11.30-12.1、吹田

URL: 

Published: 2018-12-17  

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