高レベル放射性廃棄物模擬ガラス成分の化学活量と蒸発抑制

1989 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 63580176
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 淺野 満 京都大学, 原子エネルギー研究所, 助教授 (80027127)
• 研究分担者: 水谷 保男 京都大学, 原子エネルギー研究所, 助手 (70027134) ; 原田 敏夫 京都大学, 原子エネルギー研究所, 助手 (50027132)
• キーワード: 放射性廃棄物 / 処理 / ホイケイ酸ガラス / 蒸発 / 活量 / 質量分析 / 高温 / メタホウ酸塩

研究概要

高レベル放射性廃棄物のガラス固化時におけるFP成分の蒸発を抑制することは、安全確保上重要である。それで、クヌ-セン流出質量分析法を用いて、模擬高レベル放射性廃棄物を含むホウケイ酸ガラスからのCsやSrの蒸発種の分圧を測定し、それから、CsやSr成分の化学活量を求め、活量変化により、ガラスを構成する成分によるCsやSrの分圧抑制効果を定量的に調べた。
1.共存するアルカリによるCsの蒸発抑制効果を明らかにするために、R_2O-Cs_2O-B_2O_3-SiO_2(R=Li,Na,K,Rb)系ガラスの蒸発挙動を調べた。CsBO_2(g)の分圧は、LiまたはNaが共存するとき、KまたはRbが共存する場合より抑制される。これは、Csと他のアルカリとの相互作用エネルギ-が、LiよりRbになるにしたがって小さくなることが知られており、この熱化学的傾向から、定性的に説明できる。
2.ホウケイ酸ガラスからのアルカリ土類の蒸発挙動を明らかにする基礎として、SrO-B_2O_3系化合物に続いて、BaO-B_2O_3系化合物の蒸発を研究し、試料として用いた固相の3BaO・B_2O_3,BaO・B_2O_3,及びBaO・2B_2O_3と、これらの化合物からの蒸発種であるBaBO_2(g)の熱化学量を求めた。BaBO_2(g)の解離エネルギ-はSrBO_2(g)のそれより大きいこと、また相当する酸化物のBaO(g)とSrO(g)の解離エネルギ-の値に、それぞれほぼ等しいことを見いだした。
3.SrO-B_2O_3-SiO_2組成のホウケイ酸ガラスの蒸発を調べ、SrはSr(g)、SrBO_2(g)およびSrSiO(g)として蒸発することを明らかにした。
4.ホウケイ酸ガラス中のSr成分の化学活量は周期律表で隣りのRb成分のそれより大きい。これは、Srの蒸発がRbより熱化学的に抑制されにくいことを示す。

研究成果

• [文献書誌] Mitsuru Asano: "Vaporization of Sodium-Rubidium Borosilicate Glasses" Physics and Chemistry of Glasses. 30. 39-45 (1989)
• [文献書誌] Mitsuru Asano: "Thermochemical Properties of BaBO_2(g)and Ba_3B_2O_6(s)" Journal of Chemical Thermodynamics. 21. 837-845 (1989)
• [文献書誌] Mitsuru Asano: "Vaporization of Alkali Borosilicate Glasses" Journal of Non-Crystalline Solids. 112. 381-384 (1989)
• [文献書誌] Mitsuru Asano: "Vaporization of Glasses in the R_2O-CS_2O-B_2O_3-SiO_2(R=Li,Na,K and Rb)" Journal of Materials Science.
• [文献書誌] Mitsuru Asano: "Vaporization and Thermochemical Properties in the BaO-B_2O_3 System" High Temperature Science.
• [文献書誌] Mitsuru Asano: "Mass-Spectrometric Study of Vaporization of Lithium-Sodium and Lithium-Cesium Borosilicate Glasses" High Temperature Science.
• [文献書誌] 浅野満: "二種類のアルカリを含むホウケイ酸ガラスよりのアルカリ金属蒸気の選択的蒸発" 京都大学原子エネルギ-研究所彙報. 76. 61 (1989)
• [文献書誌] 浅野満: "LiとNaを含むホウケイ酸ガラスの蒸発" 京都大学原子エネルギ-研究所彙報. 76. 62 (1989)
• [文献書誌] 浅野満: "ホウケイ酸ガラス中のアルカリ成分の化学活量" 京都大学原子エネルギ-研究所彙報. 76. 63 (1989)
• [文献書誌] 浅野満: "BaO-B_2O_3系化合物の蒸発挙動" 京都大学原子エネルギ-研究所彙報. 76. 64 (1989)
• [文献書誌] 浅野満: "BaBO_2(g)の熱化学量" 京都大学原子エネルギ-研究所彙報. 76. 65 (1989)
• [文献書誌] 浅野満: "BaO-B_2O_3系の凝縮相化合物の自由エネルギ-関数" 京都大学原子エネルギ-研究所彙報. 76. 66 (1989)