2017 Fiscal Year Annual Research Report
福島事故で発生したデブリの大気圧非平衡プラズマと固体吸着剤を用いた化学処理法
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16H04628
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| Research Institution | Nagaoka University of Technology |
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Principal Investigator |
鈴木 達也 長岡技術科学大学, 工学研究科, 教授 (70323839)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岩熊 美奈子 都城工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (00342593)
阿部 達雄 鶴岡工業高等専門学校, その他部局等, 助教 (20390403)
北垣 徹 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 福島研究開発部門 福島研究開発拠点 廃炉国際共同研究センター, 研究職 (30770036)
野上 雅伸 近畿大学, 理工学部, 教授 (50415866)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | デブリ / 廃棄物処理 / バックエンド / 原子力 / 核種分離 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
「デブリの熱化学計算等による化学的特性の評価」では、溶融燃料とコンクリートの溶融凝固過程による相生成及び組織形成をシミュレーションするため、これに発展可能な2元系合金の凝固解析プログラムを作成し、物性値による結晶構造や結晶成長への影響、固・液相内の濃度勾配や温度勾配の時間変化を評価した。
「大気圧非平衡プラズマによるデブリ化学転換及び溶解に関する基礎研究」では、二酸化ウランの焼結体を作成し、熱酸化反応による粉体化の確認と四塩化炭素を用いた熱塩素化反応を行い、X線回折による生成物の構造解析を行った。
「固体抽出剤の開発と核種分離に関する基礎研究」では、誘導結合プラズマ質量分析装置を用いたアクチノイドの測定法について確認した後、アクチノイド吸着に関しては、ウランに特異的に吸着することが期待される長鎖アミド基を交換基とする複数のモノアミド樹脂を合成し、硝酸および塩酸系にて種々の金属イオンに対する吸着特性をバッチ法により検討した。その結果、ウラン(VI)の吸着に関しては、(i) 従来検討していた短鎖型の方が総じて優れている、(ii) 塩酸系の吸着特性は一般的な強塩基性陰イオン交換樹脂と類似していることを明らかとした。
また、その他の核種の分離・吸着に関する研究では、タングストリン酸やモリブドリン酸系無機イオン交換体によるセシウム除去の研究を実施し、構造を確認すると共にセシウムの選択的吸着を確認した。また、タングステン酸を基体とする吸着剤の作成も行いそれらがアモルファス構造で且つ微細な構造を有することを確認し、ルテニウムやパラジウムの吸着とモリブデンの吸着を確認した。更に活性セラミックス吸着剤では、軽白金族のパラジウム、ロジウム、ルテニウムを数回吸着操作を繰り返すことによりこれら３金属の分離が可能である可能性を見出した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究課題は、東日本大震災に伴う福島第１事故で発生した、難溶解性のデブリに関して化学転換を行い溶解し、適切な核種分離を実施することにより、測定法の確立や処理・処分に資するために行っているものであり、デブリの化学的性質を評価するための熱化学計算等に研究、難溶解性のデブリの化学転換及び溶解に関する基礎研究、ウラン等のアクチノイドの分離・回収や高放射性の核種の分離に係わる研究を実施しているが、それぞれの研究で当初の予定通りの研究が進捗しており、多くの成果が得られいる。あるいは用いる物質を修正することにより新たな抽出剤を得るなどで目的とする成果を得ている。
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| Strategy for Future Research Activity |
模擬デブリに関しては、本年度に作成した2元系合金の凝固解析プログラムを多元系の酸化物凝固解析プログラムに改良し、溶融燃料とコンクリートの溶融凝固による組織形成挙動を実験結果と合わせて評価する。
デブリの化学転換では、反応装置の改良を行い化学転換および溶解に関する研究開発を推し進めると共に試作したデブリによる試験も実施する予定である。
アクチノイド吸着剤に関してはウランの吸着データをより幅広い条件で取得する。併せてカラム吸脱着試験も行い、多成分イオン共存系での相互分離挙動を把握するよていであり、核種分離・吸着用の無機交換体では、無機体の原料の再検討を行い、効率よく目的とする金属を回収できるような回収材を開発する予定である。また、活性炭等も視野に、幅広く原料の再検討を行うつもりである。
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