2015 Fiscal Year Research-status Report
放射性物質の回収とリン酸塩ガラス異常現象を利用した長期安定的固定化
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26420844
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| Research Institution | Kogakuin University |
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Principal Investigator |
大倉 利典 工学院大学, 公私立大学の部局等, 教授 (70255610)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | ガラス固化 / リン酸塩ガラス / ヨウ素 / セシウム / ストロンチウム / 放射性物質 / マグネシウム化合物 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、ヨウ素、セシウム、ストロンチウムのマグネシウム化合物による効率的な回収について安定同位体を用いて検討し、その後安定な固化ガラスとして最終処理を行う一連のプロセスの開発を目的とした。JIS活性炭試験法（JIS K 1474）の吸着性能評価法（液相）を用いて、マグネシウム化合物のヨウ素吸着性能を評価した。その結果、酸化マグネシウムの小粒径試料で最大2.23 g/gのヨウ素吸着性能を示すことがわかった。水酸化マグネシウム試料については、吸着量が少ないため、JIS規格に準ずる範囲の吸着等温線を得ることができなかった。セシウム、ストロンチウムに関しては、酸化マグネシウムと合わせて、リン酸によるpH調整を行うことで、十分な回収性能を示すことが示唆された。さらに、セシウム、ストロンチウムのガラス固化範囲及び耐水性を調査するため、MgO-Cs2O-P2O5系及びMgO-SrO-P2O5系ガラスを、MgO+Cs2O or SrO：P2O5の組成比 40：60～60：40の間で作製した。回収後の固化ガラスに関し、セシウム、ストロンチウム固化ガラスでは、仕込み量に応じた割合でガラス中に保持されていることから、長期安定的に効率良く最終処理が行えることが示唆された。耐水性に関しては、P-O-P 結合よりも水に強いP-O-M 結合を生成するカチオン種を添加することで向上が見込まれると考えられ、Al2O3、B2O3、Nb2O5のような3成分目の酸化物の添加によってこれを確かめることができた。
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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
酸化マグネシウムを用いて、ヨウ素の効率的な回収、リン酸存在下においてセシウム・ストロンチウムの効率的な回収ができ、さらにセシウム・ストロンチウムはガラス固化により長期安定的に効率良く最終処理が行えることが示唆された。また、耐水性に関しては、P-O-P 結合よりも水に強いP-O-M 結合を生成するカチオン種を添加することで向上が見込まれることが明らかになったため。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究では、まず初めに「JIS活性炭試験法の吸着性能（液相）評価」を応用し、各種マグネシウム化合物のヨウ素吸着性能評価を行った。続いて気相に対する評価を行い、適切なマグネシウム化合物を選択し、anomalousタイプリン酸塩ガラスであるリン酸マグネシウムガラスを用いてガラス固化体を作製する。セシウム、ストロンチウムについては、リン酸カルシウムガラスを用いてイオン交換により回収し、マグネシウムとの混合系ガラス固化体を作製する。さらに模擬廃棄物を混合し、溶融後、急冷して固化ガラスを作製する。得られた固化ガラスについて、密度測定をはじめ、DTA・XRD・FT-IR・Laser Ramanなどによる評価を行う。浸出実験はMCC法を用いて行う。さらにγ線（Co-60）照射試料に対しても同様の評価を行う。
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