2019 Fiscal Year Annual Research Report
土壌トリチウム蓄積機構の解明と新規除染法の原理実証
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19H01877
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
片山 一成 九州大学, 総合理工学研究院, 准教授 (90380708)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | トリチウム / 土壌 / 酸溶解 / マイクロ波加熱 / 環境保全 / トリチウム水 / 粘土鉱物 / 液体シンチレーションカウンター |
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| Outline of Annual Research Achievements |
令和元年度は、トリチウム水との接触により土壌中に蓄積されたトリチウム量の定量手法の確立を目標に、下記の実施項目に取り組んだ。
（１）土壌分解システムの構築：マイクロ波加熱装置をアクリル製グローブボックス内に設置し、水素添加ガスの供給システムとスクロールポンプによる排気システムを付加した。スクロールポンプ出口は、トリチウム回収系に接続し、マイクロ波加熱に伴う圧力逃がし機構によって放出されるトリチウムも回収できるシステムを構築した。
（２）酸性溶液中トリチウム計測手法の開発：（１）のシステムによって、土壌中に蓄積されていたトリチウムは、酸溶液内に溶け出す。そのため、溶液中のトリチウム濃度を液体シンチレーションカウンターで測定する手法を確立する必要がある。通常使用しているシンチレータを酸溶液に混ぜたところ、化学反応による溶液の発色が見られた。そこで、酸溶液用シンチレータを用いて、溶液とシンチレータの混合比を検討し、最適な割合を決定した。また、残渣については、ろ過装置を作製し分離回収した。
（３）トリチウム汚染土壌の分解実証：透水方式により天然土壌とトリチウム水を接触させ、まず1000℃加熱によるトリチウム放出を行った。加熱後に土壌に残留するトリチウム量を定量するため、（１）（２）のシステムと手法を用いて、土壌の溶解と蓄積トリチウムの定量を行った。その結果、1000℃加熱で放出されるトリチウム量と同程度のトリチウムが酸溶解により回収された。また、マイクロ波加熱法では、加熱過程で漏洩するトリチウムがおよそ50％、酸溶液に留まるトリチウムがおよそ50％であった。漏洩トリチウムの主な化学形はHTであり、HTOも検出された。
（４）研究成果の公開：上記の成果は、トリチウム国際会議や日本原子力学会にて公開した。
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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
令和元年度は、（１）土壌分解システムの構築、（２）酸性溶液中トリチウム計測手法の開発、（３）トリチウム汚染土壌の分解実証、（４）研究成果の公開を実施項目に掲げ、それぞれ計画的に取り組み、上述のように当初予定通りの成果が得られている。有機物を多く含む土壌へのトリチウム水曝露実験も開始し、有機物の効果についても検討を始めている。現時点で、研究遂行上の問題は生じておらず、おおむね当初計画にそって進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後も当初計画に基づいて研究を進める。マイクロ波による土壌の溶解過程において、無視できない量のトリチウムが放出されることが明らかとなったため、グローブボックスの気密性を高めて、回収効率の向上を図る。等速昇温によるトリチウム放出挙動は、水蒸気放出挙動と同様な傾向を示すことが分かった。異なる場所から採取した複数の天然土壌に対して、いずれの土壌からもおよそ4つの水分およびトリチウム放出ピークが観測された。このことは、おおよそ４つのトリチウム捕捉機構が存在することを示す。そこで、数値解析によって、各放出ピークについて、放出速度と放出容量を定量し、トリチウム脱離挙動のシミュレーションを可能にする。また、現実的なトリチウム除染法として、汚染土壌を水に浸漬した場合のトリチウム放出挙動についても調べる。土壌に蓄積されたトリチウムは、根を通じて植物に移行する可能性がある。土壌のみならず、植物へのトリチウム移行も視野に入れた研究を行う。
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