• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2021 年度 実施状況報告書

リン酸塩ガラス異常現象を利用した放射性物質の固定化と分相リサイクル技術の確立

研究課題

研究課題/領域番号 20K12224
研究機関工学院大学

研究代表者

大倉 利典  工学院大学, 先進工学部, 教授 (70255610)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
キーワード粘土鉱物 / セシウム / 分極処理 / リン酸マグネシウムガラス / リン酸塩ガラス異常現象 / ガラス固化 / 分相リサイクル
研究実績の概要

本研究では,粘土鉱物(カオリナイトKa,モンモリロナイトMts)に分極処理を行うことで,Cs吸着能の向上を試みた.また,長期安定的な保管のため,Csを吸着させ焼成を行った粘土鉱物のMgO-P2O5(MP)ガラスへの固化を検討した.
400℃,50 V/mmで分極処理を行った粘土鉱物の蓄積電荷量は,Kaは2μC/cm2,Mtsは109μC/cm2であり,これらは分極できたと考えた.KaとMtsで蓄積電荷量に大きな差があったのは,Kaは陽イオンをもたないのに対して,MtsはCa2+やNa+,Mg2+などの陽イオンをもっているためであると考えられる.
分極処理を行ったMtsと,400℃で加熱のみ行った未分極のMts,また加熱を行っていない未処理のMtsに対してバッチ試験を行い,分極処理の効果を調べた.分極処理前後では,Cs吸着量にほとんど変化がなく,分極Mtsを含む加熱した試料は,未処理MtsよりもCs吸着量が小さくなった.これは,加熱により表面積が小さくなったことが要因であると考えられる.よって,本実験の範囲内では,Cs吸着能に対する分極処理の効果は見られなかった.
次に,Csを吸着させた粘土鉱物(Ka,Mts)を1200℃,3時間で焼成し,Csの固定化を試みた.焼成によりCsKaはムライトが生成したが,CsMtsではポルサイト(Cs0.8Al0.78Si5.15O12) が生成したため,CsMtsはCsの固定化ができたと考えられる.CsKaでポルサイトの生成を確認できなかったのは,KaのCs吸着量が小さいことが考えられる.
さらに,MPガラスを用いて,焼成済みCsMtsのガラス固化範囲を調べたところ,最大で30mass%程度のCsMtsを固化できることがわかった.固化体の熱的安定性はリンの割合が多くなるにつれて増加する傾向が見られ,CsMtsの含有量が増えると減少した.

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

本実験の範囲内では,粘土鉱物のCs吸着能に対する分極処理の効果は見られなかった.分極処理が吸着能に及ぼす影響については,今後さらに検討が必要である.

今後の研究の推進方策

1. 分極処理条件の最適化 温度,電圧,処理時間などの最適化を図る.
2. Csの抽出回収方法の確立 固化ガラスをTg以上で熱処理し,分相結晶化(結晶相とガラス相)によってできる各相の化学的耐久性の違いから,熱水・酸溶出法によりCsの抽出,およびPの回収を行う.
3. ガンマ線照射 放射性物質を閉じ込めることにより,ガラス固化体自体が放射線を常に照射されている状態になる.放射線のなかでもアルファ線はガラス固化体に最も影響を与えるが,アルファ線を照射すると試料が放射化して危険なため,本実験では透過率が高いガンマ線(Co-60)をガラス固化体に照射し,その影響を調べる.照射後の試料に対して,浸出試験,FT-IR測定,Laser Raman測定を行う.

次年度使用額が生じた理由

新型コロナウィルス感染拡大に伴い,研究活動および国内外における学会出張に制約が生じたことが主な理由である.次年度はオンライン形式での研究発表なども積極的に実施する予定である.

  • 研究成果

    (23件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件) 備考 (2件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Dissolution Behavior of MgO-P2O5 Glass System for Vitrification of High-Level Radioactive Waste2022

    • 著者名/発表者名
      Toshinori Okura, Takaaki Imai
    • 雑誌名

      Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.1007/s10967-022-08272-7

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fast potassium ion conducting glass-ceramics of Na5YSi4O12-type Na4-xKxY0.6P0.2Si2.8O92022

    • 著者名/発表者名
      Toshinori Okura, Yuki Ota, Naoya Yoshida, Kimihiro Yamashita
    • 雑誌名

      Materials Letters

      巻: 313 ページ: 131741

    • DOI

      10.1016/j.matlet.2022.131741

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Microstructural effects on sodium ion conduction properties of grains and grain boundaries of Na5YSi4O12-type silicophosphate glass-ceramics2022

    • 著者名/発表者名
      Toshinori Okura, Koji Kawada, Kimihiro Yamashita
    • 雑誌名

      Journal of the Ceramic Society of Japan

      巻: 130 ページ: 10-15

    • DOI

      10.2109/jcersj2.21111

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Sol-gel synthesis and electrical properties of sodium ion conducting solid electrolyte with Na5YSi4O12-type structure2021

    • 著者名/発表者名
      Naohiro Horiuchi, Kaede Ryu, Akiko Nagai, Toshinori Okura, Kimihiro Yamashita
    • 雑誌名

      Open Ceramics

      巻: 8 ページ: 100175

    • DOI

      10.1016/j.oceram.2021.100175

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Hematite crystal growth in high-temperature lead-free multicomponent alkali borosilicate glass frit for red overglaze enamels2021

    • 著者名/発表者名
      Hideki Hashimoto, Dan Kawabe, Akane Terasawa, Hirofumi Inada, Taigo Takaishi, Toshinori Okura
    • 雑誌名

      Journal of the European Ceramic Society

      巻: 41 ページ: 7886-7892

    • DOI

      10.1016/j.jeurceramsoc.2021.08.005

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Crystallization and sodium-ion conduction properties of glass-ceramic solid solutions of Na5FeSi4O12 and Na4ZrSi4O122021

    • 著者名/発表者名
      Koji Kawada, Kimihiro Yamashita, Toshinori Okura
    • 雑誌名

      Functional Materials Letters (Full-Length Research Articles)

      巻: 14 ページ: 2141001

    • DOI

      10.1142/S1793604721410010

    • 査読あり
  • [学会発表] Synthesis and characterization of Na+ conducting glass-ceramic Na5FeSi4O12 doped with boron, aluminium, and gallium oxides2021

    • 著者名/発表者名
      Toshinori Okura
    • 学会等名
      17th International Conference of Computational Methods in Sciences and Engineering (ICCMSE 2021) (Crete, Greece: Virtual Conference)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 超Naイオン伝導性を持つ全固体電池のための新たな無機酸化物結晶化ガラス2021

    • 著者名/発表者名
      大倉利典
    • 学会等名
      工学院大学/りそな中小企業振興財団「技術懇親会」『カーボンニュートラル達成に向けた工学院大学の取り組み』~建築及び高性能蓄電池材料開発によるイノベーション~(オンライン)
  • [学会発表] 廃セッコウの微生物製剤に対する影響について2021

    • 著者名/発表者名
      五嶋環, 藤井克彦, 大倉利典
    • 学会等名
      無機マテリアル学会第143回学術講演会(オンライン)
  • [学会発表] エーライト添加がエトリンガイト遅延生成に与える影響2021

    • 著者名/発表者名
      橋本太一, 大倉利典, 山崎由紀, 上原元樹
    • 学会等名
      無機マテリアル学会第143回学術講演会(オンライン)
  • [学会発表] 交互浸漬法によるリン酸カルシウム系蛍光材料の合成2021

    • 著者名/発表者名
      星寿里奈, 吉田直哉, 大倉利典
    • 学会等名
      無機マテリアル学会第143回学術講演会(オンライン)
  • [学会発表] 交互浸漬法による塩化銀の析出と水滴除去性の関係2021

    • 著者名/発表者名
      近本将, 吉田直哉, 大倉利典
    • 学会等名
      無機マテリアル学会第143回学術講演会(オンライン)
  • [学会発表] 二次元逆オパール構造が親水表面の水滴の濡れ拡がりに及ぼす影響の検討2021

    • 著者名/発表者名
      後藤拓馬, 吉田直哉, 大倉利典
    • 学会等名
      無機マテリアル学会第143回学術講演会(オンライン)
  • [学会発表] 陶磁器用無鉛ガラス/赤色酸化鉄焼成体の色彩に及ぼす微細構造の影響2021

    • 著者名/発表者名
      國毋優香, 小川実紗, 藤井達生, 大倉利典, 橋本英樹
    • 学会等名
      日本化学会第11回CSJ化学フェスタ2021(オンライン)
  • [学会発表] アルカリホウケイ酸無鉛フリット/ヘマタイト混合焼成体の色彩に及ぼす微細構造の影響2021

    • 著者名/発表者名
      國毋優香, 小川実紗, 藤井達生, 大倉利典, 橋本英樹
    • 学会等名
      2021年度色材研究発表会(オンライン)
  • [学会発表] Zr 置換 Na5FeSi4O12結晶化ガラスの合成とナトリウムイオン伝導性2021

    • 著者名/発表者名
      川田耕司, 山下仁大, 大倉利典
    • 学会等名
      日本セラミックス協会第34回秋季シンポジウム(オンライン)
  • [学会発表] MgO-P2O5系高レベル放射性廃棄物ガラス固化体の溶解挙動2021

    • 著者名/発表者名
      大倉利典, 今井隆晶
    • 学会等名
      日本セラミックス協会第34回秋季シンポジウム(オンライン)
  • [学会発表] エトリンガイトの遅延生成 (DEF) に関連した生成物の熱的挙動2021

    • 著者名/発表者名
      橋本太一, 大倉利典, 山崎由紀, 上原元樹
    • 学会等名
      日本セラミックス協会第34回秋季シンポジウム(オンライン)
  • [学会発表] Na2O-Y2O3-ZrO2-P2O5-SiO2系結晶化ガラス固体電解質の作製2021

    • 著者名/発表者名
      河村 岳, 川田耕司, 吉田直哉, 山下仁大, 大倉利典
    • 学会等名
      日本セラミックス協会第34回秋季シンポジウム(オンライン)
  • [学会発表] 廃セッコウを用いた好気性微生物培養方法の検討2021

    • 著者名/発表者名
      五嶋 環, 藤井克彦, 袋布昌幹, 大倉利典
    • 学会等名
      無機マテリアル学会第142回学術講演会(オンライン)
  • [備考] 機能性セラミックス化学研究室

    • URL

      http://www.ns.kogakuin.ac.jp/~wwb1020/index.html

  • [備考] 先進工学部の研究室 機能性セラミックス化学研究室

    • URL

      https://www.kogakuin.ac.jp/faculty/lab/ae_lab15.html

  • [産業財産権] 微生物製剤の製造方法及び微生物製剤2021

    • 発明者名
      石田陽平, 五嶋環, 藤井克彦, 大倉利典
    • 権利者名
      石田陽平, 五嶋環, 藤井克彦, 大倉利典
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      J40347A1

URL: 

公開日: 2022-12-28  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi