2019 Fiscal Year Annual Research Report
Study on chemical treatment of debris generated by Fukushima accident by using atmospheric-pressure non-equilibrium plasma and solid adsorbents
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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 | 原子力エネルギー / バックエンド / 廃棄物処理 / デブリ / 分離・分析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
圧力容器内の燃料デブリを模擬した金属系模擬燃料デブリ、格納容器内の燃料デブリを模擬した、コンクリート成分を含んだ模擬燃料デブリ（模擬MCCI生成物）を作製し、熱力学平衡計算により予想される生成相と比較し、冷却条件の違いによると思われる差異を確認した。
熱化学反応による酸化現象と還元現象による粉体化と塩素化反応の確認を行った。酸化反応では模擬デブリを用いた反応試験を行い、二酸化ウランのようには簡単に粉体化しないが、体積膨張による脆化を確認した。塩素化反応については二酸化ウラン及び八酸化三ウランの粉末試料を用いて、塩素化が生じることを確認した。
長鎖環状アミド型モノアミド樹脂の硝酸系での耐放射線性について検討した。その結果、交換基脱離による吸着性能の低下よりも、開環に伴う配位性基の生成による各種金属イオンの吸着性能向上が優先的に生じるため、樹脂の長期使用時のウラン(VI)と他金属イオンとの相互分離について、詳細に検討する必要があることが明らかとなった。アクチノイド分離に関しては、更に３価のアクチノイドについても希土類元素との分離とアクチノイド間の相互分離法についても検討を行い、pH及び対陰イオンの効果について確認した。
無機イオン交換体の開発では非晶質構造をもつチタン酸スズの合成に成功し、ルテニウムに選択性を持つことを確認した。白金族の吸着分離に関しては、チオグリコール酸2-エチルヘキシルを用いて吸着試験を行い、パラジウムに対してどの酸濃度に対しても抽出されることを明らかにした。
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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
基本的な吸着データを着実に蓄積しているため。
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| Strategy for Future Research Activity |
デブリの化学的特性評価を継続すると共に、模擬デブリの試作、デブリの化学転換に関する基礎試験の実施、各種固体吸着剤の開発の継続とそれらの吸着剤を用いた種々核種の吸着特性の評価を行う。令和２年度は最終年度であるので、各項目ごとの研究を実施するとともに、これまでに得られた化学転換・溶解の知見、固体吸着剤を用いた種々核種の吸着挙動に関する知見を組み合わせて、総合的な分離試験を行う。各項目ごとの具体的内容は以下に示す。
「デブリの熱化学計算等による化学的特性の評価と模擬デブリの試作」MCCI生成物は冷却速度の影響が大きいと考えるので、長時間の冷却において生じる生成相の差異についても評価する。また、化学転換試験で用いる複数の異なる模擬デブリを作製する。
「デブリ化学転換及び溶解に関する基礎研究」模擬デブリを用いた化学転換及び溶解試験に関する基礎研究を行う。
「固体抽出剤の開発と核種分離に関する基礎研究」アクチノイド選択性樹脂に関する研究に関しては、デブリ溶解液処理用候補モノアミド樹脂を選定し、多成分系水溶液からのUの分離についてカラム等を用いて検討する。セシウム・ストロンチウム吸着除去用固体吸着剤に関する研究に関しては、 アンチモン酸系吸着剤、リン酸ジルコニウム、および本年度までに作製したアモルファス（非晶質）の無機イオン交換体を用いて、カラムを用いた分離方法の検討を行う。また、造粒方法などについても検討する。白金族元素の吸着回収剤の開発については、抽出剤を固定化した吸着剤の開発を行い、カラム操作等に応用する予定である。また、含浸樹脂の作成も試み、抽出剤のリーク割合等ついても検討する。
「全体分離試験」模擬デブリ溶解液を用いて、アクチノイド分離、セシウム・ストロンチウム吸着除去、白金族元素回収の連続的試験を実施する。
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