2017 Fiscal Year Research-status Report
Experimental and numerical study on contaminated-wood gasification for separation and control of radioactive substances
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17K17618
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| Research Institution | Fukushima University |
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Principal Investigator |
小井土 賢二 福島大学, 共生システム理工学類, 特任准教授 (60611762)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | ガス化 / 放射性セシウム / 残存率 / 熱力学平衡計算 / モデリング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
放射性物質（特に放射性セシウム）を含む木質バイオマスのガス化実験を実施して、発生したガス分析を行ったほか、ゲルマニウム半導体検出器を用いてガス化残渣の放射能測定を行った。ガス化剤は窒素、空気の二種類とし、温度は700℃から1000℃まで、S/C比は0.5から4までの条件で実施した。木質バイオマス中の放射性セシウムがガス化後にどれだけ残渣に残存したかを示す、残存率によって評価を行った結果、ガス化剤が窒素の場合、900℃以下の反応温度では残存率が高く放射性セシウムの気化が少ない事がわかった。ガス化剤が空気の場合も同様に900℃以下の反応温度では残存率が高いが、1000℃になって急激に残存率が低下する事がわかった。また温度1000℃のとき、S/C比の増加とともに残存率が低下しており、両者は互いに負の相関関係にあることが明らかになった。
燃料木質バイオマスにふくまれる放射性セシウムが気化しやすい温度帯と酸素量を明らかにすることで、ガス化ゾーン（乾燥・熱分解・燃焼・還元・ガス化）のうち、どのゾーンで発生しやすいかを明らかにする事ができる。これによって、放射性セシウムが発生しやすい条件を割り出すことができ、外部への拡散を防ぐ示唆を与えてくれる。また、今後のガス化平衡計算によるモデリングのための基礎データを収集することができた。
今後は、原料の木質バイオマスに含まれる微量金属元素を明らかにし、熱力学平衡計算によって生成物を推定し、実際のガス化残渣に含まれる微量金属との整合性をみることによって、ガス化のモデリングの検証を行う。放射性セシウムは蛍光Ｘ線などでは測定が難しいので、セシウムの安定同位体元素を用いてセシウム鉱物の生成状況を確認する。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
木質バイオマスガス化装置を用いて、放射性セシウムの挙動を、反応温度、空気量、水蒸気量の３つの切り口から明らかにすることができた。これにより、熱力学平衡計算によるモデリングのための基礎データを取得することができた。今後は得られた結果をもとにモデリングとその検証を行う。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、原料の木質バイオマスに含まれる微量金属元素を明らかにして、得られた微量金属元素と元素分析値を入力値として熱力学平衡計算を行い、生成物を推定する。また、ガス化残渣については、蛍光Ｘ線分析を行い微量金属成分を明らかにする。平衡計算によるモデリング結果と分析で得られた微量金属との整合性をみることによって、ガス化モデリングの検証を行う。
また、放射性セシウムは蛍光Ｘ線などでは測定が難しいので、セシウムの安定同位体元素を用いてセシウム鉱物の生成状況を確認する。生成したセシウム鉱物とモデリング結果を比較して再検証する。
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| Causes of Carryover |
ガス化実験のための備品や消耗品購入に当てたが少額が残ってしまった。今後は、クロマトグラフ用データ処理装置、プロセスシミュレータ・LCAソフトウェアのライセンス料などの使途を予定している。
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