Immobilization of radioactive materials using phosphate glass anomaly and establishment of phase separation recycling technology

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K12224
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 64020:Environmental load reduction and remediation-related
• Research Institution: Kogakuin University
• Principal Investigator: OKURA Toshinori 工学院大学, 先進工学部, 教授 (70255610)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 粘土鉱物 / セシウム / 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

Outline of Final Research Achievements

In this study, inexpensive clay minerals were used as adsorbents and the Cs adsorbed clay minerals were directly vitrified with magnesium phosphate glass. From adsorption isotherms, the saturated Cs adsorption of montmorillonite Mts was 119 mg g-1. Only diffraction peaks of Mts were observed in the pre-calcined Mts and pre-calcined Cs-adsorbed Mts, while mullite was formed in the calcined Mts and porcite in the calcined Cs-adsorbed Mts. The extent of vitrification of calcined Cs-adsorbed Mts was investigated and it was found that up to 30 mass% of Cs-adsorbed Mts could be solidified. The results of X-ray fluorescence analysis confirmed that Cs remained in all solidified samples.

Free Research Field

無機材料化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

現在、原子力発電所事故により発生した放射性物質による汚染土壌の保管技術は確立しておらず、課題となっている。本研究では、安価な粘土鉱物を吸着剤とし、Cs吸着粘土鉱物ごとガラス固化する方法を用いた。粘土鉱物はAlやSiのようなガラス形成成分が主成分であるため、ガラス固化が可能であり、減容化をした上で長期安定的な保管が期待できる。MgO-P2O5系ガラス (MPガラス) はメタ組成 (MgO/P2O5=1)付近において、急激な密度低下が起こることから（リン酸異常現象）、より多くの廃棄物を取り込むことができる。本研究では、Cs吸着粘土鉱物の、MPガラスへの固化化の可能性を示した。