2017 Fiscal Year Annual Research Report
Treatment of fuel debris using molten fluorides
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15K06665
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| Research Institution | Tokyo City University |
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Principal Investigator |
松浦 治明 東京都市大学, 工学部, 准教授 (70262326)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐藤 修彰 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (70154078)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| 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 |
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| 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。
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