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放射性廃棄物処分施設の高吸着人工バリア材料の開発に関する基礎研究

研究課題

研究課題/領域番号 21K04324
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分22060:土木環境システム関連
研究機関八戸工業高等専門学校

研究代表者

庭瀬 一仁  八戸工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (00770942)

研究分担者 山本 武志  一般財団法人電力中央研究所, サステナブルシステム研究本部, 上席研究員 (30371545)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 中途終了 (2023年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード放射性廃棄物処分 / 高吸着層 / セメント系人工バリア / ゼオライト / 人工バリア / セメント系材料 / 吸着
研究開始時の研究の概要

本研究は、放射性廃棄物処分のうちとりわけその課題解決が急がれている福島第一原子力発電所の事故に伴う放射性廃棄物の処理処分について対応すべく、より合理的かつ経済的な放射性廃棄物処分に向けた検討の一環として、これまでに無い新しい人工バリアとなる「高吸着層」あるいは「高吸着低拡散層」の開発を目的とし、異なる性質の数種類のゼオライトを混合したセメント系充てん材の材料設計、ブロック供試体製作による施工性確認及びその物性評価などにより、人工バリアの高度化に資するデータを取得するとともに、最新のゼオライトのセメント固化に関する研究の成果とを合わせて検討することにより、新しいバリアシステムを提案する。

研究実績の概要

令和5年度の研究については,計画どおり大型ミキサによりゼオライト混合モルタルを製造し流動性を確認することにより施工性の検討に資する情報を得るとともに,施工後の供試体の分配係数及び実効拡散係数を測定した。以上の検討成果をまとめ、最終処分における実用性を検討した。
流動性については、フライアッシュの混合率(0,30,50%)と高性能AE減水剤の添加量(1,2,3,4%)の調整に着目し、大型ミキサにより混合したモルタルのフレッシュ性状(テーブルフロー、ブリージング率)を確認することにより施工性の検討を行った。結果は、テーブルフローは初期に200㎜程度で多くのケースで120分後も130mm程度であり、ブリージング率もほとんどノンブリージングの結果を得ていたことから、良好なフレッシュ性状を確認でき十分な施工性を有することが確認できた。
分配係数については、C-14を模擬した収着物質としてシュウ酸ナトリウム(Na2C2O4)を超純水に溶かし濃度 1mg/の溶液を調製して収着試験を行った。試料は、固化体を28日まで 湿布とフィルムで封緘し20℃で養生した後、105℃で24時間乾燥させてから2mm以下に粉砕した。ゼオライトセメント固化体に対する C2O4 2-の分配係数(Kd)は、0.016(L/g)とLPCを使用した試料ではセメントの一部がフライアッシュに置換されているため、OPCを使用した試料よりもセメントの使用量が少ないことからOPCのKdより小さくなる傾向が確認できた。
拡散係数は、28日から91日にかけて物質移動抵抗性は向上し、10の-11乗オーダーから-12乗オーダーへの推移を確認した。

報告書

(3件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] ゼオライトを混合したセメント系材料の高吸着人工バリアへの適用性に関する基礎研究2023

    • 著者名/発表者名
      庭瀬一仁,赤坂翼,今泉有人
    • 雑誌名

      コンクリート工学年次論文集

      巻: 45-1 ページ: 964-969

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 高吸着人工バリアの開発に資する高CECモルデナイト型ゼオライトを混合したセメント系材料の諸特性2023

    • 著者名/発表者名
      今泉有人,庭瀬一仁,山本武志,佐藤宏
    • 学会等名
      セメント協会 第77回セメント技術大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 各種ゼオライトを混入したセメント系材料の分配係数2023

    • 著者名/発表者名
      庭瀬一仁,今泉有人
    • 学会等名
      原子力学会秋の大会(2023)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] The  Basic Study on Applicability to Artificial Barriers for Radioactive Waste Disposal Facility for Various Zeolites2023

    • 著者名/発表者名
      Yuto Imaizumi,Kazuhito Niwase,Takeshi Yamamoto and Hiroshi Sato
    • 学会等名
      7th International Conference on Structural and Civil Engineering(2023)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Conventional Technology and Future Development of Artificial Barriers for Disposal of Low-level Radioactive Waste in Japan2023

    • 著者名/発表者名
      Yu KOGAWA,Yuto IMAIZUMI and Kazuhito NIWASE
    • 学会等名
      Materials In Nuclear Energy Systems(2023)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] セメント系人工バリア材の開発に資する各種ゼオライトの適用性に関する基礎的研究2022

    • 著者名/発表者名
      赤坂翼,髙野伶,庭瀬一仁
    • 学会等名
      セメント協会 第76回セメント技術大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書 2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 高CECモルデナイト型ゼオライトのセメント系人工バリアへの適用性検討2022

    • 著者名/発表者名
      今泉有人,赤坂翼,庭瀬一仁
    • 学会等名
      令和4年度土木学会東北支部 技術研究発表会講演概要集 Ⅴ-22
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 各種ゼオライトの人工バリアへの適用性に関する施工性及び物質移動抵抗性の評価2022

    • 著者名/発表者名
      赤坂翼,今泉有人,庭瀬一仁
    • 学会等名
      令和4年度土木学会東北支部 技術研究発表会講演概要集 Ⅶ-33
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 各種ゼオライトの人工バリアへの適用性に関する圧縮強度及び空隙評価2022

    • 著者名/発表者名
      髙野伶,赤坂翼,庭瀬一仁
    • 学会等名
      令和3年度土木学会東北支部 技術研究発表会公園概要集 Ⅶ-48
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 各種ゼオライトの人工バリアへの適用性に関する施工性及び物質移動抵抗性の評価2022

    • 著者名/発表者名
      赤坂翼,髙野伶,庭瀬一仁
    • 学会等名
      令和3年度土木学会東北支部 技術研究発表会公園概要集 Ⅶ-47
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] セメント系人工バリア材の開発に資する各種ゼオライトの適用性に関する基礎的研究2022

    • 著者名/発表者名
      赤坂翼,髙野伶,庭瀬一仁
    • 学会等名
      NDEC-7 (The 7th Conference for R&D Initiative on Nuclear Decommissioning Technology by the Next Generation)要旨集,pp.25
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2024-12-25  

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