| 研究課題/領域番号 |
17K19086
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
大貫 敏彦 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (20354904)
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| 研究分担者 |
宇都宮 聡 九州大学, 理学研究院, 准教授 (40452792)
高野 公秀 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 原子力基礎工学研究センター, リーダー (40501367)
香西 直文 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 先端基礎研究センター, 研究主席 (80354877)
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| 研究期間 (年度) |
2017-06-30 – 2020-03-31
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| キーワード | CsMP / 化学状態 / 溶解 |
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| 研究実績の概要 |
核燃料の溶融時において発生したCsマイクロ粒子及びIマイクロ粒子を実験により生成し、その生成機構を明らかにすることを目的として、Cs及びIマイクロ粒子の生成の条件とその構造、組成、化学的な性質を解明する。具体的には、原子炉の核燃料の溶融に引き続くコンクリート構造物への落下を模擬し、模擬燃料をコンクリート構造物上で溶融してCs及びIマイクロ粒子を作製する。模擬燃料中の化学組成（特に、CsやI含有割合）や酸素分圧などの条件を変えて作製したCs及びIマイクロ粒子を電子顕微鏡や放射光などによる局所分析を行い、生成条件と構造や組成との関係を明らかにする。以上の結果を総合して、Csマイクロ粒子及びIマイクロ粒子の生成機構を解明し、新たな人為起源エアロゾルの生成機構を提案することを最終的な目標とする。
30年度は、模擬燃料中のZr、Cs、Iの溶融におけるコンクリート材料の存在の影響について検討した。実験では、Zr酸化物とCsIを含む模擬燃料とコンクリートを溶融反応させた。生成したマイクロ粒子の一部試料を水洗し、水接触試作成した。それらの試料をSEMで分析するとともにた放射光分光で分析した。
その結果、コンクリート材料を添加しない系では、CsI＋ZrO＋SUS試料においてはマイクロ粒子中に、CsとIが共存する化学状態で存在すること、さらに、水洗によりIが溶出することを明らかにした。これらの結果は、福島から粒子形態で大気中に放出されたIは、雨水とともに移動したことが考えられる。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
当初ウランを用いた実験を、研究分担者が所属するJAEAで実施する予定であった。しかしながら、JAEAにおける事故等により長期にわたり実験室の使用が制限されたために、実施できなかった。このため、2019年度はウランを用いる実験が可能となるため、計画を延長して3年目にこれらの実験を行い、目的を達成する。
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| 今後の研究の推進方策 |
ベルジャー内にU,Zr、Cs、Iをセットして作製した模擬燃料を加熱してマイクロ粒子を生成し、回収する。さらに、TEMによる分析のため、ウランを使用しないコールド試料を作製する。
これら試料をSEM、放射光及びTEMにより分析し、化学状態を明らかにする。TEMによる解析では、試料まずSEMにより観察し、イオンビーム（FIB）により超薄切片を作製し、TEMによる分析を行う。TEM分析により、nmスケールでの鉱物相の分布、元素の分布及び組成を明らかにする。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
当初ウランを用いた実験を、研究分担者が所属するJAEAで実施する予定であった。しかしながら、JAEAにおける事故等により長期にわたり実験室の使用が制限されたために、実施できなかった。このため、2019年度はウランを用いる実験が可能となるため、計画を延長して3年目にこれらの実験を行い、目的を達成する。
このため、実験に必要な消耗品及び研究に関する討議等を行う旅費及び論文投稿や学会などの参加費等に使用する。
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