福島原発事故で発生した廃棄物の合理的な処理・処分システム構築に向けた基盤研究

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 24226021
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 池田 泰久 東京工業大学, 原子炉工学研究所, 教授 (40323836)
• 研究分担者: 桐島 陽 東北大学, 多元物質科学研究所, 准教授 (00400424) ; 出光 一哉 九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10221079) ; 佐藤 努 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10313636) ; 小崎 完 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60234746) ; 佐々木 隆之 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60314291) ; 佐藤 修彰 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (70154078) ; 鈴木 達也 長岡技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70323839) ; 稲垣 八穂広 九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80203199) ; 竹下 健二 東京工業大学, 原子炉工学研究所, 教授 (80282870) ; 新堀 雄一 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90180562)
• 研究期間 (年度): 2012-05-31 – 2016-03-31
• キーワード: 福島原発事故 / 除染 / 汚染水処理 / 放射性廃棄物の処理・処分 / ゼオライト / ガラス固化 / ベントナイト / 高塩水環境

研究実績の概要

最終年度として、次の成果をあげた。
固体／液体汚染物性状研究：模擬ﾃﾞﾌﾞﾘをU-ｽﾃﾝﾚｽ構造材及びU-ｺﾝｸﾘｰﾄ混合試料等を酸化及び還元条件の高温熱処理により調製し、相関係や反応性を調べ、酸化条件下ではUとFeの部分的な酸化物固溶体やｳﾗﾝ酸ｶﾙｼｳﾑ等の生成を確認した。また、種々の条件で合成した模擬ﾃﾞﾌﾞﾘ酸化物からの実海水や種々の化学組成の水溶液への核種溶出実験を系統的に行い、ｱｸﾁﾉｲﾄﾞや核分裂生成物の溶出機構を熱力学的に明らかにした。
固体／液体汚染物処理研究： Cs吸着模擬ｾﾞｵﾗｲﾄ(zeo)廃棄物を用いて溶融ｶﾞﾗｽ固化試験を行い、最適な固化条件を決定し、かつ本ｶﾞﾗｽ固化体が高ﾚﾍﾞﾙｶﾞﾗｽ固化体と同程度の高い耐久性を有することを確認した。また、熱応答性ｲｵﾝ液体を敵用することで、ｳﾗﾝ汚染物等の除染の可能性を提示した。さらに、陰ｲｵﾝ交換樹脂とﾀﾝﾆﾝ酸樹脂からなるﾀﾝﾆﾝ酸複合吸着剤が、多くのｲｵﾝ種を海水中から除去し得ること、水･水素同位体交換反応による汚染水からのT回収用ﾄﾘｸﾙﾍﾞｯﾄﾞ装置分離ﾌﾟﾛｾｽを評価し、処理後のT濃度60 Bq/cm3の条件で、塔径6.3 m, 塔長8 mの規模となることを明らかにした。
廃棄物処分研究：ﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄ(bn)中の物質移行を界面動電法及びﾄﾚｰｻｰ拡散法より試験し、Ca2+が粘土層間内を移行し得ること、高塩分濃度におけるﾎｳ素のbn中のみかけの拡散係数が、他のｵｷｿ陰ｲｵﾝとほぼ同じ値と乾燥密度依存性を示したが、塩濃度による影響は小さいことを、また、高塩分濃度においてはCSHの養生後にCs+やBa2+を加えても養生時に加える場合とほぼ同様の収着性を有すること、CASHとはAlによりCSH内のｼﾘｶ鎖の重合度を増加させるもののCs+への収着性を示すことを明らかにした。さらに、zeo廃棄物含有混合ｾﾒﾝﾄ固化体からのCs+の海水及びｲｵﾝ交換水への浸出率が2-3%/年と従来のｾﾒﾝﾄ固化体からの浸出率(35-60%/100日間)よりはるかに小さく、zeo吸着材のｾﾒﾝﾄ固化が有力な選択肢となり得ることを提示した。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Spectrophotometric Studies on Solubility of Lanthanoid(III) Complexes with Fluorinated β-Diketonates in Supercritical Carbon Dioxide (2016)
  • 著者名/発表者名: D. Hwang, T. Tsukahara, N. Miyamoto, and Y. Ikeda
  • 雑誌名: J. Supercri. Fluids 巻: 110 ページ: 251-256
  • DOI: org/ 10.1016/j.supflu.2015.12.002
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Determination and reduction of Fe(III) incorporated into Mg-Fe layered double hydroxide structures (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Morimoto, K.Tamura, H. Yamada, T. Sato, T. and M. Suzuki
  • 雑誌名: Appl. Clay Sci. 巻: 121 ページ: 71-76
  • DOI: 10.1016/j.clay.2015.12.008
  • 査読あり
• [雑誌論文] Immobilization of selenium by Mg-bearing minerals and its implications for selenium removal from contaminated water and wastewater (2016)
  • 著者名/発表者名: E. Opiso, T. Sato, and T. Yoneda
  • 雑誌名: Appl. Clay Sci. 巻: 123 ページ: 121-128
  • DOI: 10.1016/j.clay.2016.01.023
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structure of nanocrystalline calcium silicate hydrates: insights from X-ray diffraction, synchrotron X-ray absorption and nuclear magnetic resonance (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Grangeon, F. Claret, C. Roosz, T. Sato, S. Gaboreaua, and Y. Linardd
  • 雑誌名: J. Appl. Crystallogr. 巻: 49 ページ: 印刷中
  • 査読あり
• [雑誌論文] Interaction of Cesium and Barium Ions with Calcium Silicate Hydrate under a Geological Temperature Condition (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Chida, Y. Saito, and Y. Niibori
  • 雑誌名: Proceedings of WM2016 (HLW, TRU, LLW/ILW, Mixed, Hazardous Wastes & Environmental Management) 巻: Paper No. 16239 ページ: 1-9
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Leaching behavior of gamma-emitting fission products and Np from neutron-irradiated UO2-ZrO2 solid solutions in non-filtered surface seawater (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Sasaki, Y. Takeno, T. Kobayashi, A. Kirishima, and N. Sato
  • 雑誌名: J. Nucl. Sci. Technol. 巻: 53 ページ: 303-311
  • DOI: 10.1080/00223131.2015.1055315
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 高塩分濃度冠水環境におけるカルシウムシリケート水和物の安定性に関する研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 千田太詩，船橋泰平，齋藤雄太，新堀雄一
  • 雑誌名: 原子力バックエンド研究 巻: 22 ページ: 29-35
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Homogeneous Liquid- Liquid Extraction of U(VI) from HNO3 Aqueous Solution to Betainium Bis(trifluoromethylsulfonyl)imide Ionic Liquid and Recovery of Extracted U(VI) (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Mori, K. Takao, K. Sasaki, T. Suzuki, T. Arai, and Y. Ikeda
  • 雑誌名: Sep. Purif. Technol. 巻: 155 ページ: 133-138
  • DOI: 10.1016/j.seppur.2015.01.045
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Monopersulfate oxidation of Acid Orange 7 with an iron(III)-tetrakis(N-methylpyridinium-4-yl)porphyrin intercalated into the layers of montmorillonite and pillared clay (2015)
  • 著者名/発表者名: R. Nishimoto, Q. Zhu, T. Miyamoto, T. Sato, X. Tu, A. Aneksampant, and M. Fukushima
  • 雑誌名: J. Mol. Catal. A:Chem. 巻: 396 ページ: 84-89
  • DOI: 10.1016/j.molcata.2014.09.035
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Leaching of actinide elements from simulated fuel debris into seawater (2015)
  • 著者名/発表者名: A. Kirishima, M. Hirano, T. Sasaki, and N. Sato
  • 雑誌名: J. Nucl. Sci. Technol. 巻: 52 ページ: 1240-1246
  • DOI: 10.1080/00223131.2015.1017545
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Reaction Behavior of Uranium Oxides and Structural Materials at High Temperatures (2015)
  • 著者名/発表者名: D. Akiyama, H. Akiyama, A. Kirishima, N. Sato, and T. Sasaki
  • 雑誌名: Proceedings of Global 2015 巻: なし ページ: 1098-1102
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] 福島原発事故で発生した廃棄物の合理的な処理・処分システム構築に向けた基盤研究：（50）模擬燃料デブリからのアクチノイド溶出挙動について (2016)
  • 著者名/発表者名: 桐島 陽, 平野正俊, 佐々木隆之, 佐藤修彰
  • 学会等名: 日本原子力学会秋の大会
  • 発表場所: 東北大学川内キャンパス（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2016-03-26 – 2016-03-28
• [学会発表] 福島原発事故で発生した廃棄物の合理的な処理・処分システム構築に向けた基盤研究：（51）タンニン酸複合吸着剤を用いた海水含有汚染水からの放射性核種除去 (2016)
  • 著者名/発表者名: 鈴木達也, 立花 優
  • 学会等名: 日本原子力学会春の年会
  • 発表場所: 東北大学川内キャンパス（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2016-03-26 – 2016-03-28
• [学会発表] 福島原発事故で発生した廃棄物の合理的な処理・処分システム構築に向けた基盤研究：（52）トリクルベッド反応器による汚染水からのトリチウム回収 (2016)
  • 著者名/発表者名: 小薗俊介, 稲葉優介, 竹下健二
  • 学会等名: 日本原子力学会春の年会
  • 発表場所: 東北大学川内キャンパス（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2016-03-26 – 2016-03-28
• [学会発表] 福島原発事故で発生した廃棄物の合理的な処理・処分システム構築に向けた基盤研究：（53）新規ベタイニウム型イオン液体中へのU(VI)抽出挙動研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 森 貴宏, 鷹尾康一朗, 池田泰久
  • 学会等名: 日本原子力学会春の年会
  • 発表場所: 東北大学川内キャンパス（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2016-03-26 – 2016-03-28
• [学会発表] 福島原発事故で発生した廃棄物の合理的な処理・処分システム構築に向けた基盤研究：（54）Cs吸着ゼオライトのガラス固化条件に関する研究（その5） (2016)
  • 著者名/発表者名: 稲垣八穂広, 出光一哉, 有馬立身
  • 学会等名: 日本原子力学会春の年会
  • 発表場所: 東北大学川内キャンパス（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2016-03-26 – 2016-03-28
• [学会発表] 福島原発事故で発生した廃棄物の合理的な処理・処分システム構築に向けた基盤研究：（55）ベントナイト中のホウ素の拡散に対する塩強度の影響 (2016)
  • 著者名/発表者名: 小川由貴, 出光一哉, 浜田 涼, 大久保徳弥, 稲垣八穂広, 有馬立身
  • 学会等名: 日本原子力学会春の年会
  • 発表場所: 東北大学川内キャンパス（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2016-03-26 – 2016-03-28
• [学会発表] 福島原発事故で発生した廃棄物の合理的な処理・処分システム構築に向けた基盤研究：（56）Precipitation of Calcium Carbonate in Compacted Bentonite by Electrokinetic Method (2016)
  • 著者名/発表者名: Jaka Rachmadetin, Masaya Mizuto, Shingo Tanaka, Naoko Watanabe, Tamotsu Kozaki
  • 学会等名: 日本原子力学会春の年会
  • 発表場所: 東北大学川内キャンパス（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2016-03-26 – 2016-03-28
• [学会発表] 福島原発事故で発生した廃棄物の合理的な処理・処分システム構築に向けた基盤研究：（57）塩水環境におけるアルミニウム含有カルシウムシリケート水和物へのセシウムの吸着挙動 (2016)
  • 著者名/発表者名: 笠原久稔, 千田太詩, 新堀雄一
  • 学会等名: 日本原子力学会春の年会
  • 発表場所: 東北大学川内キャンパス（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2016-03-26 – 2016-03-28
• [学会発表] 福島原発事故で発生した廃棄物の合理的な処理・処分システム構築に向けた基盤研究：（58）セシウム含有ゼオライトを固化したセメント材料からのセシウムの浸出特性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 佐藤 努, 新井 悠
  • 学会等名: 日本原子力学会春の年会
  • 発表場所: 東北大学川内キャンパス（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2016-03-26 – 2016-03-28
• [学会発表] 福島原発事故で発生した廃棄物の合理的な処理・処分システム構築に向けた基盤研究 (1)本研究の背景と目的 (2016)
  • 著者名/発表者名: 池田泰久
  • 学会等名: 日本原子力学会春の年会
  • 発表場所: 東北大学川内キャンパス（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2016-03-26 – 2016-03-28
• [学会発表] 福島原発事故で発生した廃棄物の合理的な処理・処分システム構築に向けた基盤研究 (2)廃棄物性状評価研究の成果 燃料テブリの性状評価と放射性物質の溶出挙動評価 (2016)
  • 著者名/発表者名: 佐藤修彰
  • 学会等名: 日本原子力学会春の年会
  • 発表場所: 東北大学川内キャンパス（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2016-03-26 – 2016-03-28
• [学会発表] 福島原発事故で発生した廃棄物の合理的な処理・処分システム構築に向けた基盤研究 (3)廃棄物処理研究の成果 固体廃棄物の除染・減容固化法及び液体廃棄物の分離・吸着法の評価 (2016)
  • 著者名/発表者名: 三村 均
  • 学会等名: 日本原子力学会春の年会
  • 発表場所: 東北大学川内キャンパス（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2016-03-26 – 2016-03-28
• [学会発表] 福島原発事故で発生した廃棄物の合理的な処理・処分システム構築に向けた基盤研究 (4)廃棄物処分研究の成果 高塩濃度及び従来と異なる廃棄物が処分に与える影響評価 (2016)
  • 著者名/発表者名: 出光一哉
  • 学会等名: 日本原子力学会春の年会
  • 発表場所: 東北大学川内キャンパス（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2016-03-26 – 2016-03-28
• [学会発表] Leaching of actinide elements from simulated fuel debris to seawater and pure water (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Hirano, A. Kirishima, N. Sato, T. Sasaki
  • 学会等名: 2015 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
  • 発表場所: Hawaii Convention Center, USA
  • 年月日: 2015-12-19
  • 国際学会
• [学会発表] Basic study on contaminated cooling seawater in Fukushima NPP: Behavior of fission products leached from neutron-irradiated uranium oxide solid solutions (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Sasaki, Y. Takeno, T. Kobayashi, A. Kirishima, N. Sato
  • 学会等名: 2015 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
  • 発表場所: Hawaii Convention Center, USA
  • 年月日: 2015-12-18
  • 国際学会
• [学会発表] アルカリ条件におけるシリカ含有フェリハイドライトへのセレンの取り込み (2015)
  • 著者名/発表者名: 尾崎友里絵, ポールクラレンスフランシスコ, 佐藤努, 大竹翼
  • 学会等名: 第25回環境地質学シンポジウム
  • 発表場所: 日本大学 (東京都）
  • 年月日: 2015-11-28
• [学会発表] 有害無機陰イオンのマネージメントにおける地球化学モデリングの重要性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐藤 努
  • 学会等名: 第25回環境地質学シンポジウム
  • 発表場所: 日本大学 (東京都）
  • 年月日: 2015-11-28
• [学会発表] Geochemical modeling for treatment of nickel-bearing wastewater at neutral conditions (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Sato
  • 学会等名: IC-GeoE & SIMPOMIN 2015
  • 発表場所: Citi Hotel (Penang, Malaysia)
  • 年月日: 2015-09-30
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] LEACHING TEST OF ACTINIDE ELEMENTS FROM SIMULATED FUEL DEBRIS TO SEAWATER (2015)
  • 著者名/発表者名: A. Kirishima, M. Hirano, T. Sasaki, D. Akiyama, N. Sato
  • 学会等名: MIGRATION 2015 (15th International Conference on the Chemistry and Migration Behaviour of Actinides and Fission Products in the Geosphere)
  • 発表場所: Santa Fe,USA
  • 年月日: 2015-09-15
  • 国際学会
• [学会発表] 福島原発事故で発生した廃棄物の合理的な処理・処分システム構築に向けた基盤研究：（43）SUS と反応した模擬燃料デブリの相解析と状態評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 秋山栄徳, 秋山大輔, 桐島 陽, 佐藤修彰, 佐々木隆之
  • 学会等名: 日本原子力学会 秋の大会
  • 発表場所: 静岡大学静岡キャンパス（静岡県静岡市）
  • 年月日: 2015-09-09 – 2015-09-11
• [学会発表] 福島原発事故で発生した廃棄物の合理的な処理・処分システム構築に向けた基盤研究：（44）海水中に溶存した多種多様な放射性核種の一括除去に向けた有機複合吸着剤の合成と応用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 立花 優, 金敷利隆, 野村雅夫, 松本康平, 鈴木達也
  • 学会等名: 日本原子力学会秋の大会
  • 発表場所: 静岡大学静岡キャンパス（静岡県静岡市）
  • 年月日: 2015-09-09 – 2015-09-11
• [学会発表] 福島原発事故で発生した廃棄物の合理的な処理・処分システム構築に向けた基盤研究：（45）トリクルベッド型 H2-H2O 化学交換法 による汚染水からのトリチウム回収 (2015)
  • 著者名/発表者名: 竹下健二, 小園俊介, 稲葉優介
  • 学会等名: 日本原子力学会秋の大会
  • 発表場所: 静岡大学静岡キャンパス（静岡県静岡市）
  • 年月日: 2015-09-09 – 2015-09-11
• [学会発表] 福島原発事故で発生した廃棄物の合理的な処理・処分システム構築に向けた基盤研究：（46）イオン液体中へのウラン酸化物の溶解挙動研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 森 貴宏, 鷹尾康一朗, 川崎武志, 池田泰久
  • 学会等名: 日本原子力学会秋の大会
  • 発表場所: 静岡大学静岡キャンパス（静岡県静岡市）
  • 年月日: 2015-09-09 – 2015-09-11
• [学会発表] 福島原発事故で発生した廃棄物の合理的な処理・処分システム構築に向けた基盤研究：（47）モンモリロナイト含有率の異なるベントナイト中における陰イオンの拡散挙動のイオン強度依存性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 出光一哉, 浜田 涼, 小川由貴, 大久保徳弥, 稲垣八穂広, 有馬立身
  • 学会等名: 日本原子力学会秋の大会
  • 発表場所: 静岡大学静岡キャンパス（静岡県静岡市）
  • 年月日: 2015-09-09 – 2015-09-11
• [学会発表] 福島原発事故で発生した廃棄物の合理的な処理・処分システム構築に向けた基盤研究：（48）Migration and precipitation of calcium in bentonite enhanced by electro- kinetic method (2015)
  • 著者名/発表者名: J. Rachmandetin, S. Tanaka, N. Watanabe, T. Kozaki, M. Mizuto
  • 学会等名: 日本原子力学会秋の大会
  • 発表場所: 静岡大学静岡キャンパス（静岡県静岡市）
  • 年月日: 2015-09-09 – 2015-09-11
• [学会発表] 福島原発事故で発生した廃棄物の合理的な処理・処分システム構築に向けた基盤研究：（49）乾式過程を経ないアルミニウム含有カルシウムシリケート水和物へのセシウムの吸着挙動 (2015)
  • 著者名/発表者名: 笠原久稔,千田太詩, 新堀雄一
  • 学会等名: 日本原子力学会秋の大会
  • 発表場所: 静岡大学静岡キャンパス（静岡県静岡市）
  • 年月日: 2015-09-09 – 2015-09-11
• [学会発表] Kinetics of Fe (III) mineral crystallization in the presence of Si at alkaline conditions (2015)
  • 著者名/発表者名: P.C.M. Francisco, T. Sato, and T. Otake
  • 学会等名: Goldschmidt Conference 2015
  • 発表場所: Congress Centre （Prague、Italy)
  • 年月日: 2015-08-18
  • 国際学会
• [学会発表] Kinetics of smectite dissolution at high pH conditions for long-term safety assessment of radioactive waste disposal: effect of Gibbs free energy and secondaru minerals (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Sato
  • 学会等名: Euloclay2015
  • 発表場所: Edingbughr University（Edingbughr, U.K.)
  • 年月日: 2015-07-06
  • 国際学会
• [学会発表] Current Status of Waste Monitoring and Management at Fukushima Daiichi Nuclear Power Station (2015)
  • 著者名/発表者名: Akira Kirishima
  • 学会等名: The 2015 ANS (American Nuclear Society) Annual Meeting
  • 発表場所: San Antonio, USA
  • 年月日: 2015-06-09
  • 国際学会