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固相と水溶中イオンの新統合熱力学の開拓と使用済核燃料蓄積危機への対応

研究課題

研究課題/領域番号 26420758
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 金属・資源生産工学
研究機関兵庫県立大学

研究代表者

森下 政夫  兵庫県立大学, 工学研究科, 教授 (60244696)

研究協力者 Gamjäger Heinz  Univ. Montan, Prof.
Perrone Jane  Headquarters in Paris, NEA, OECD
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2018年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2017年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2016年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2015年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2014年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワード環境浄化 / 低負荷 / 環境調和 / 熱力学サイクル / 地球環境 / 放射性物質 / 相安定性 / 飽和溶解度 / 原子力政策 / 第3法則エントロピ- / 標準生成ギブズエネルギ- / 熱容量 / デバイ‐アインシュタイン関数 / 標準溶解ギブズエネルギ- / 地球化学シミュレ-ション / 使用済核燃料 / 標準エントロピ- / デバイ・アインシュタイン関数 / 化学平衡 / 国際情報交換 フランス / 第3法則エントロピー / 標準生成エンタルピー / 標準溶解ギブズエネルギー / 第三法則エントロピー / 標準生成エントロピー / 標準生成ギブズエネルギー / 低温熱容量 / ヒエラルキー / 第3法則エントロピ-
研究成果の概要

水溶液中イオンの熱力学諸量を決定するためには,固相状態および溶解反応について多岐に渡る実験が必要である.例えばイオンの標準生成エントロピ-を決定するためには、絶対零度付近から熱容量を測定して,固相の第3法則エントロピ-を決定し,熱力学サイクルを完成しなければならない.固相からイオンに至る熱力学諸量の全容を解明する熱力学測定を実施した。
使用済核燃料ガラス固化体中に生成するイエロ-フェ-ズ結晶群およびその水溶液中のモリブデン酸イオンの熱力学諸量を決定した。また、得られた結果に基づき実測困難なアクチノイドモリブデン酸化物の水溶液中の標準溶解ギブズエネルギ-を予測した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

原子力発電による使用済核燃料は廃棄できないまま、世界中に蓄積されている。この使用済核燃料を化学処理によってガラス固化体に成型、鉄鋼とコンクリ-トの人工バリアに装填後、地層処分する政策がある。 しかしながら、千年を超えた後、あるいは、大地震などによって人工バリアが崩壊すると,ガラス固化体が地下水に接触する危険性がある。
ガラス固化体中に生成するイエロ-フェ-ズ結晶群の固相とイオンの熱力学諸量を決定し、これらが水溶液に溶出する溶解度平衡定数を決定した。また、結果に基づき、アクチノイドモリブデン酸化物の溶解度定数を予測した。本成果はOECDパリ本部地球化学電算機データバンクに登録される。

報告書

(6件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 2015 実施状況報告書
  • 2014 実施状況報告書
  • 研究成果

    (38件)

すべて 2019 2018 2017 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (8件) 雑誌論文 (11件) (うち国際共著 1件、 査読あり 11件、 オープンアクセス 9件、 謝辞記載あり 4件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 5件) 備考 (3件)

  • [国際共同研究] 経済協力開発機構(OECD)パリ本部(フランス)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] Murdoch University(オーストラリア)

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      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] 経済協力開発機構(OECD)パリ本部(フランス)

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      2017 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Murdoch University(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [国際共同研究] 経済協力開発機構(OECD)パリ本部(フランス)

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      2016 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Montan University(オーストリア)

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      2016 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Montan University(オーストリア)

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [国際共同研究] OECD NEA(フランス)

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Thermodynamic Properties for Nd<sub>2</sub>(MoO<sub>4</sub>)<sub>3</sub> Formed in the Nuclear Fuel Waste Glasses2019

    • 著者名/発表者名
      Kinoshita, Y., Morishita, M., Nozaki, A., Yamamoto H.
    • 雑誌名

      MATERIALS TRANSACTIONS

      巻: 60 号: 1 ページ: 111-120

    • DOI

      10.2320/matertrans.M2018305

    • NAID

      130007549931

    • ISSN
      1345-9678, 1347-5320
    • 年月日
      2019-01-01
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Thermodynamic Properties for Cerium Molybdate2019

    • 著者名/発表者名
      Nozaki, A., Morishita, M., Kinoshita, Y., Yamamoto, H.
    • 雑誌名

      Intern. J. Mater. Res. (formerly: Z. Metallkd.)

      巻: 110

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thermodynamic properties for Sm2(MoO4)3 determined by calorimetric measurement and re-evaluation of heat capacities for elemental molybdenum: standard entropy, N?el temperature, solubility product2018

    • 著者名/発表者名
      Morishita Masao、Kinoshita Yoshiki、Tanaka Hideaki、Nozaki Ai、Yamamoto Hiroaki
    • 雑誌名

      Monatshefte fur Chemie - Chemical Monthly

      巻: 149 号: 2 ページ: 341-356

    • DOI

      10.1007/s00706-017-2128-0

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Thermodynamic Properties for MMoO4 (M=Mg, Sr and Ba) as the End-members of the Yellow Phases Formed in the Nuclear Fuel Waste Glasses2018

    • 著者名/発表者名
      Morishita, M., Kinoshita, Y., Nozaki, A., Yamamoto H.
    • 雑誌名

      Appl. Geo. Chem.

      巻: 98 ページ: 310-320

    • DOI

      10.1016/j.apgeochem.2018.08.023

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Third Law Entropy of Silver Molybdate2017

    • 著者名/発表者名
      Morishita Masao、Houshiyama Hiroki、Kinoshita Yoshiki、Nozaki Ai、Yamamoto Hiroaki
    • 雑誌名

      MATERIALS TRANSACTIONS

      巻: 58 号: 6 ページ: 868-872

    • DOI

      10.2320/matertrans.M2017005

    • NAID

      130005679015

    • ISSN
      1345-9678, 1347-5320
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Thermodynamic properties for calcium molybdate, molybdenum tri-oxide and aqueous molybdate ion2017

    • 著者名/発表者名
      Morishita Masao、Kinoshita Yoshiki、Houshiyama Hiroki、Nozaki Ai、Yamamoto Hiroaki
    • 雑誌名

      The Journal of Chemical Thermodynamics

      巻: 114 ページ: 30-43

    • DOI

      10.1016/j.jct.2017.05.021

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 使用済核燃料ガラス固化体中生成相Nd<sub>2</sub>(MoO<sub>4</sub>)<sub>3</sub>の熱力学的性質2017

    • 著者名/発表者名
      木下 義樹、森下 政夫、野﨑 安衣、山本 宏明
    • 雑誌名

      日本金属学会誌

      巻: 81 号: 10 ページ: 485-493

    • DOI

      10.2320/jinstmet.JAW201703

    • NAID

      130006096667

    • ISSN
      0021-4876, 1880-6880, 2433-7501
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Third Law Entropy of Silver Molybdate2017

    • 著者名/発表者名
      M. Morishita, H. Houshiyama, Y. Kinoshita, A. Nozaki and H. Yamamoto
    • 雑誌名

      Materials Trabsactions

      巻: 58

    • NAID

      130005679015

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Calculating Entropies of Alkaline Earth Metal Molybdates2016

    • 著者名/発表者名
      Ernst Gamsjager, Masao Morishita, Heinz Gamsjager
    • 雑誌名

      Monatshefte Chemie - Chemical Monthly

      巻: 147 ページ: 263-267

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] The Third Law Entropy of Strontium Molybdates2015

    • 著者名/発表者名
      Masao Morishita and Hiroki Houshiyama
    • 雑誌名

      MATERIALS TRANSACTIONS

      巻: 56 号: 4 ページ: 545-549

    • DOI

      10.2320/matertrans.M2014470

    • NAID

      130005129258

    • ISSN
      1345-9678, 1347-5320
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書 2014 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Thermodynamic Properties of Molybdate Ion: Reaction Cycles and Experiments2015

    • 著者名/発表者名
      Heinz Gamsjager and Masao Morishita
    • 雑誌名

      Pure and Applied Chemistry

      巻: ISSN (Online) 1365-307 号: 5 ページ: 1-16

    • DOI

      10.1515/pac-2014-1105

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 固体の母相の2 Kから測定した熱容量に基づく水溶液中モリブデン酸イオンMoO4 2-の標準エントロピ-2018

    • 著者名/発表者名
      森下政夫
    • 学会等名
      日本学術振興会合金状態図第172委員会第34回研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 使用済核燃料ガラス固化体中有害相Nd2(MoO4)3の第3法則エントロピー2017

    • 著者名/発表者名
      木下義樹、森下政夫、野﨑安衣、山本宏明
    • 学会等名
      日本金属学会平成29年度秋期大会
    • 発表場所
      首都大学東京南大沢キャンパス(東京都八王子氏)
    • 年月日
      2017-03-15
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Thermodynamic properties for CaMoO4(cr), MoO3(cr) and MoO42-(aq.)2017

    • 著者名/発表者名
      Masao Morishita, Yoshiki Kinoshita, Hiroki Houshiyama, Ai Nozaki, Hiroaki Yamamoto
    • 学会等名
      Migration 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] イエローフェーズ関連物質La2(MoO4)3の第3法則エントロピー2016

    • 著者名/発表者名
      田中秀明、木下義樹、森下政夫
    • 学会等名
      日本金属学会平成28年度秋期大会
    • 発表場所
      大阪大学(大阪府豊中市)
    • 年月日
      2016-09-21
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] イエローフェーズ関連物質Ag2MoO4の第3法則エントロピー2016

    • 著者名/発表者名
      木下義樹、宝珠山裕希、森下政夫
    • 学会等名
      日本金属学会平成28年度秋期大会
    • 発表場所
      大阪大学(大阪府豊中市)
    • 年月日
      2016-09-21
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] パーコレーションによる磁気相転移を含むLa-Nd2成分系の極低温状態図2016

    • 著者名/発表者名
      赤尾総太、山本敬晃、吉井達哉、森下政夫
    • 学会等名
      日本金属学会平成28年度秋期大会
    • 発表場所
      大阪大学(大阪府豊中市)
    • 年月日
      2016-09-21
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Thermodynamic Properties for Elemental Molybdenum and Molybdenum Related Substances: OECD/NEA Mo TDB Project2016

    • 著者名/発表者名
      M. Morishita, H. Houshiyama, M. Fukushima and Y. Kinoshita
    • 学会等名
      TOFA2016
    • 発表場所
      サントス(ブラジル)
    • 年月日
      2016-09-04
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Phase Diagram of the La-Nd Binary System Involving Phase Boundary of Magnetic Phase Transition: Percolation of Neodymium Atoms Causing Antiferromagnetic Phase Transition2016

    • 著者名/発表者名
      M. Morishita, T. Yoshii, T. Yamamoto and Y. Akao
    • 学会等名
      TOFA2016
    • 発表場所
      サントス(ブラジル)
    • 年月日
      2016-09-04
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Thermochemical Measurements for the Yellow Phase Formed in Nuclear Fuel Waste Glasses: The OECD/NEA Mo TDB Project2016

    • 著者名/発表者名
      M. Morishita, H. Houshiyama, M. Fukushima and Y. Kinoshita
    • 学会等名
      CalphadXLV
    • 発表場所
      淡路市(日本)
    • 年月日
      2016-05-29
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 使用済核燃料ガラス固化体中イエロ-フェーズ関連物質モリブデン酸カルシウムの第3法則エントロピー2016

    • 著者名/発表者名
      木下義樹,宝珠山裕希,森下政夫
    • 学会等名
      日本金属学会(第158回)春期講演大会
    • 発表場所
      東京理科大学葛飾キャンパス(東京都葛飾区新宿)
    • 年月日
      2016-03-23
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 使用済核燃料ガラス固化体中に生成する有害結晶相Nd2(MoO4)3の固相と水溶液中イオンの熱力学諸量の測定2016

    • 著者名/発表者名
      木下義樹、野﨑安衣、山本宏明、森下政夫
    • 学会等名
      日本金属学会関西支部平成28年度第2回材料化学研究会
    • 発表場所
      大阪大学中の島センタ-(大阪府大阪市)
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] La‐Nd2成分系固溶体の低温熱容量2015

    • 著者名/発表者名
      山本敬晃,吉井達哉,森下政夫
    • 学会等名
      粉体粉末冶金協会平成27年度秋季大会
    • 発表場所
      京都大学百周年時計台記念館(京都府左京区吉田本町)
    • 年月日
      2015-11-11
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] イエロフェーズ関連物質関連物質モリブデン酸ストロンチウムの熱力学諸量2015

    • 著者名/発表者名
      森下政夫
    • 学会等名
      日本学術振興会合金状態図第172委員会第30回委員会
    • 発表場所
      アートホテルズ札幌(北海道札幌市中央区南九条西)
    • 年月日
      2015-10-23
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 使用済核燃料ガラス固化体中イエローフェーズ関連物質モリブデン酸ストロンチウムの熱力学諸量2015

    • 著者名/発表者名
      森下政夫,宝珠山裕希
    • 学会等名
      日本金属学会(第157回)秋期講演大会
    • 発表場所
      九州大学伊都キャンパス(福岡県福岡市西区元岡)
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] The OECD/NEA TDB Review on Molybdenum2015

    • 著者名/発表者名
      Heinz Gamsjager, Masao Morishita, Claude Musikas, Walter Furst, Lester Morss, Nicole Simon, Davide Costa and Maria-Eleni Ragoussi
    • 学会等名
      Migration 2015
    • 発表場所
      サンタフェ(米国)
    • 年月日
      2015-09-13
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 使用済核燃料中イエローフェーズ関連物質BaMoO4の第3法則エントロピー2015

    • 著者名/発表者名
      福島基弘、森下政夫
    • 学会等名
      日本金属学会春期大会
    • 発表場所
      東京大学
    • 年月日
      2015-03-18 – 2015-03-20
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [備考] 兵庫県立大学大学院工学研究科熱化学研究グル-プ

    • URL

      http://www.eng.u-hyogo.ac.jp/group/group40/database.html

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [備考] 兵庫県立大学大学院工学研究科熱化学研究グル-プ

    • URL

      http://www.eng.u-hyogo.ac.jp/group/group40/

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [備考] 兵庫県立大学工学研究科化学工学専攻熱化学研究グループ研究内容

    • URL

      http://www.eng.u-hyogo.ac.jp/group/group40/pre_works.html#d

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2014-04-04   更新日: 2020-03-30  

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