2022 Fiscal Year Annual Research Report
Development of Simplification Separation Process of a Nuclide and Effective Utilization Technique using Covalent Organic Framework, etc.
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22H00307
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
金 聖潤 東北大学, 工学研究科, 准教授 (50574357)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
永石 隆二 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 福島研究開発部門 福島研究開発拠点 廃炉環境国際共同研究センター, リーダー (00354895)
伊藤 辰也 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 福島研究開発部門 福島研究開発拠点 廃炉環境国際共同研究センター, 任期付研究員 (20757653)
松山 成男 東北大学, 工学研究科, 教授 (70219525)
呉 昊 東北大学, 工学研究科, 助教 (70881796)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2027-03-31
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| Keywords | 放射性廃棄物 / 環境安全 / 有効利用技術 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では高レベル放射性廃液の簡素化分離プロセスと高レベル放射性廃液（HLLW）中に含まれている希少元素・核種の有効利用の両面にわたる総合的な検討を行い、高レベル放射性廃棄物の減容化・有害度低減及び有効利用を目指す。
令和4年度は発熱性元素、白金族元素及びオキソ酸イオンを単一カラムで一括して吸着・分離することができる簡素化分離プロセスの開発及び評価、吸着材の含浸抽出剤に由来する吸着材中炭素保持率に対するγ線照射の影響について調査を行った。
1. 高レベル放射性廃液（HLLW）の成分・組成を非放射性の成分により模擬した硝酸水溶液中からの発熱性元素、白金族元素及びオキソ酸イオンの分離のため、含浸吸着材を創製した。含浸吸着材の基本特性は、走査型電子顕微鏡、示差熱・熱重量分析、PIXEにより、その表面構造や重量組成・熱分解特性を測定評価した。吸着材を用いて模擬した硝酸水溶液中から発熱性元素、白金族元素及びオキソ酸イオンを選択的に分離・回収できることを確認した。
2. 吸着材と硝酸水溶液を固液比1.5 mL/g又は20 mL/gで接触させ、同一の照射時間でγ線照射を行い、各吸収線量の試料を用いて水相中TOC濃度から吸着材中炭素保持率を求めた。全ての結果について、照射を行わずに照射時間と等しい時間だけ吸着材と硝酸水溶液を接触させて静置しておいた試料を比較し、吸収線量0 kGyにおける炭素溶出量を全ての照射試料から差し引くことでγ線照射の影響のみを示した。
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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
高レベル放射性廃液の組成を非放射性の成分により模擬した模擬HLLW条件下での吸着材を用いて発熱性元素、白金族元素及びオキソ酸イオンを一括して吸着・分離することができる簡素化分離プロセスの開発の評価及び放射線照射下の吸着材安定性試験による放射線の影響のみを考慮した場合の吸着材劣化挙動についての試験及び評価はほぼ終了しており、全体的な分離プロセスの調整段階である。これについては基礎技術をすでに持っているため、大きな障害はないと考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
発熱性元素、白金族元素及びオキソ酸イオンを一括して吸着・分離することができる簡素化分離プロセスの開発のため、優れた吸着選択性や吸着速度、分離特性の展開溶離条件を検討した。今後は、小規模な吸着材充填カラムを用いた分離試験による各元素の展開、分離、破過挙動及び溶離挙動等から吸着性能及び分離性能の評価を行い、最適な分離条件を確定する。また、高濃度硝酸と長時間接触させた吸着材の熱変化特性測定を行い、吸着材の熱的安定性を評価するとともに、吸着後の吸着材内の金属イオン分布、形態などをX線回折、X線光電子分光、マイクロ粒子線励起X線分析等により、吸着機構や錯固相内での形成機構を検討する。
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