2021 Fiscal Year Research-status Report
Immobilization of radioactive materials using phosphate glass anomaly and establishment of phase separation recycling technology
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20K12224
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| Research Institution | Kogakuin University |
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Principal Investigator |
大倉 利典 工学院大学, 先進工学部, 教授 (70255610)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 粘土鉱物 / セシウム / 分極処理 / リン酸マグネシウムガラス / リン酸塩ガラス異常現象 / ガラス固化 / 分相リサイクル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，粘土鉱物(カオリナイトKa，モンモリロナイトMts)に分極処理を行うことで，Cs吸着能の向上を試みた．また，長期安定的な保管のため，Csを吸着させ焼成を行った粘土鉱物のMgO-P2O5(MP)ガラスへの固化を検討した．
400℃，50 V/mmで分極処理を行った粘土鉱物の蓄積電荷量は，Kaは2μC/cm2，Mtsは109μC/cm2であり，これらは分極できたと考えた．KaとMtsで蓄積電荷量に大きな差があったのは，Kaは陽イオンをもたないのに対して，MtsはCa2+やNa+，Mg2+などの陽イオンをもっているためであると考えられる．
分極処理を行ったMtsと，400℃で加熱のみ行った未分極のMts，また加熱を行っていない未処理のMtsに対してバッチ試験を行い，分極処理の効果を調べた．分極処理前後では，Cs吸着量にほとんど変化がなく，分極Mtsを含む加熱した試料は，未処理MtsよりもCs吸着量が小さくなった．これは，加熱により表面積が小さくなったことが要因であると考えられる．よって，本実験の範囲内では，Cs吸着能に対する分極処理の効果は見られなかった．
次に，Csを吸着させた粘土鉱物(Ka，Mts)を1200℃，3時間で焼成し，Csの固定化を試みた．焼成によりCsKaはムライトが生成したが，CsMtsではポルサイト(Cs0.8Al0.78Si5.15O12) が生成したため，CsMtsはCsの固定化ができたと考えられる．CsKaでポルサイトの生成を確認できなかったのは，KaのCs吸着量が小さいことが考えられる．
さらに，MPガラスを用いて，焼成済みCsMtsのガラス固化範囲を調べたところ，最大で30mass%程度のCsMtsを固化できることがわかった．固化体の熱的安定性はリンの割合が多くなるにつれて増加する傾向が見られ，CsMtsの含有量が増えると減少した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本実験の範囲内では，粘土鉱物のCs吸着能に対する分極処理の効果は見られなかった．分極処理が吸着能に及ぼす影響については，今後さらに検討が必要である．
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| Strategy for Future Research Activity |
1. 分極処理条件の最適化 温度，電圧，処理時間などの最適化を図る．
2. Csの抽出回収方法の確立 固化ガラスをTg以上で熱処理し，分相結晶化（結晶相とガラス相）によってできる各相の化学的耐久性の違いから，熱水・酸溶出法によりCsの抽出，およびPの回収を行う．
3. ガンマ線照射 放射性物質を閉じ込めることにより，ガラス固化体自体が放射線を常に照射されている状態になる．放射線のなかでもアルファ線はガラス固化体に最も影響を与えるが，アルファ線を照射すると試料が放射化して危険なため，本実験では透過率が高いガンマ線（Co-60）をガラス固化体に照射し，その影響を調べる．照射後の試料に対して，浸出試験，FT-IR測定，Laser Raman測定を行う．
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| Causes of Carryover |
新型コロナウィルス感染拡大に伴い，研究活動および国内外における学会出張に制約が生じたことが主な理由である．次年度はオンライン形式での研究発表なども積極的に実施する予定である．
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