2018 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 | 放射性セシウム / 熱力学平衡計算 / ガス化 / 還元雰囲気 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまでに、Cs-137を含むスギを1000℃でガス化する際、酸化雰囲気よりも還元雰囲気において、より多くのCs-137が炭化物（チャー）に残存することがわかった。放射性セシウムを含む廃棄物を処理するには、放射性セシウムを揮発させるか、または残渣に残存させて濃縮させたのち最終処分場に集めるかの二択となるが、還元雰囲気であるガス化システムでは後者が有用だと考えた。放射性セシウムを濃縮できるシステムの創出が今後必要となる。その一つの候補として、放射性セシウムを含むバイオマスのガス化から、生成する炭化物チャーの鉱物化（ポルサイト化）によるセシウムの固定までを、一体として行うシステムを考案した。この際、鉱物化の際に添加する安定セシウムを、原料であるバイオマスに添加することによって、冷ガス効率が反応温度800℃の場合、31ポイント向上することを明らかにした。
また、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、安定セシウムとこれらの金属元素を初期値として熱力学平衡計算を行った。計算ソフトウェアにはMALTを用い、安定セシウムの初期濃度による影響や、水分量（S/C比）による影響を明らかにした。これらの結果は、原料の中に含有する塩素分の量に応じて塩化セシウムが発生するという計算結果を示しており、実際の感覚とは異なった結果になった。したがって、今後は固溶体を含む平衡計算ソフトウェアであるFactSageを用いた固溶体計算を行うことによって、より現実に近い予測ができると推察している。
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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
木質バイオマスに含まれる微量金属元素を明らかにした他、熱力学平衡計算によるモデリングのための基礎データに基づいて、最初の計算結果を取得することができた。今後は得られた固溶体の計算を加味した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、固溶体セシウム化合物を含む熱力学平衡計算を行い、生成物を推定する。また、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。
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