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天本 一平
Journal of the Society of Inorganic Materials, Japan, 24(391), p.393 - 401, 2017/11
ガラスは非晶質であるため、組成を変化させることが容易であり、さまざまな特性を制御できる。例えばソーダ石灰ガラスに酸化ホウ素を添加したホウケイ酸塩ガラスは、耐熱性や強度の面で優れており、幅広い用途がある。原子力の分野においても、放射性廃棄物を不動化して長期安定化を図るため、ホウケイ酸塩ガラスが放射性廃棄物の固化媒体として用いられている。高レベル放射性廃棄物を充填したガラスをガラス固化体と呼んでいる。本稿は、放射性廃棄物の分類や処理方法、製造したガラス固化体の特性やその後の処分方法について述べており、さらにホウケイ酸塩ガラス以外の固化媒体についても紹介している。
都築 達也*; 三田村 直樹*; 天本 一平
社会・環境報告書2014(インターネット), p.6 - 7, 2014/10
放射性廃棄物の安定化処理には、一般的にガラスが用いられている。放射性廃棄物を充填したガラス(ガラス固化体)の場合、仮にガラス固化体が割れても放射性物質が放出せず、安定的に閉じ込めることができる。固化処理に使用されるガラスの条件としては、(1)放射性廃棄物を多く充填できる、(2)化学的にまた熱的に安定である、(3)耐放射線性などが挙げられ、このような処理用ガラスとして、「ホウケイ酸塩ガラス」や「鉄リン酸塩ガラス」が提案されている。セントラル硝子では、多様な物質の充填に対応できる可能性のある鉄リン酸塩ガラスを媒体として使用する検討を日本原子力研究開発機構や愛媛大学と取り組んでいる。
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ガラスの水への溶出挙動北村 直登*; 斎藤 全*; 武部 博倫*; 天本 一平; 小林 秀和; 都築 達也*; 三田村 直樹*
no journal, ,
福島原子力発電所での冷却水処理に用いられた凝集沈殿法によりBaSO
を主成分とする二次放射性スラッジが発生している。鉄リン酸塩(FeOx-PO)ガラスを用いたガラス固化法での溶融時にBaSOはBaOに分解することから、BaO-FeOx-PO系ガラスについて、鉄の価数を滴定法で評価し、耐水性に関係のある溶出挙動を調査した。試料は重量変化、溶液のpH、巨視的外観並びに微細構造及びガラス構造の変化を評価し、浸出挙動の組成依存性を検討した。
武部 博倫*; 北村 直登*; 天本 一平; 小林 秀和; 三田村 直樹*; 都築 達也*
no journal, ,
福島第一原子力発電所の汚染水処理では、初期に凝集沈殿法が用いられており、二次廃棄物の放射性スラッジが生成し、その主成分はBaSOである。硫酸塩の溶解性と耐水性に優れるガラスホストとして鉄リン酸塩ガラス(IPG)を選択した。熱力学データベースFactSageを用い、BaSOとIPGとの模擬スラッジの溶融過程を検討した。またホットサーモカップル法を用い、溶融温度を実験的に決定した。硫酸成分は溶融過程で揮発し、結果として、BaO-FeO
-PO(x=1
1.5)系(BaFeP)ガラスが得られる。BaO含有量を変化させて溶融急冷法によりBaFePガラスを作製した。ガラス中の鉄の価数を過マンガン酸カリウムによる滴定法で決定した。得られたガラスの特性としてDTAを用い、結晶化挙動の有無とガラス転移温度及び結晶化開始温度を求め、耐結晶化性を評価した。またMCC-2静的浸出試験法を行い、浸出試験前後の重量、浸出液のpH及び微細構造の変化を調べ、ガラス試料の耐水性を評価した。耐結晶化性と耐水性の視点から、最適ガラス組成を提案した。
天本 一平
no journal, ,
熱力学は、さまざまな工業分野において利用されており、ガラス工業においても活用する価値は大きいように考えられる。ここでは、放射性廃棄物を安定な形態に固化する媒体として使用できるガラスに着目し、計算科学的な観点から、媒体としての適切な組成や材料の溶融温度等について検討を行った過程と結果について述べている。さらに、現在、固化媒体として広く使用されているホウケイ酸塩ガラスと同等以上の性能を有することが期待される鉄リン酸塩ガラスについても特性の解析を行っているので成果の紹介をしている。なお、ガラスに関する熱力学的諸量については、十分整備されていない現状を踏まえ、構築したガラス関連酸化物のデータベースについても議論している。
含有鉄リン酸塩ガラスの耐水性と構造の関係藤澤 政晴*; 武部 博倫*; 小林 秀和; 天本 一平
no journal, ,
使用済核燃料の再処理工程で生じる高レベル放射性廃液を常圧下で蒸発濃縮させるとMoとZrとの化学反応により、結晶性のモリブデン酸ジルコニウムを主成分とする沈殿物が生成することが知られている。しかし、従来の高レベル放射性廃液の固化媒体であるホウケイ酸塩ガラスは、Moを取り込むことで水に易溶性な相が形成されやすいという問題がある。この現象を克服するために、新しい放射性廃棄物固化ガラスとして、耐水性に優れ金属酸化物を多く含有可能である鉄リン酸塩ガラスが期待されている。本研究では、沈殿物主成分の一つであるMoに着目し、MoOを添加した鉄リン酸塩ガラスの耐水性とガラス構造の関係について調査し、鉄リン酸塩ガラスの有効性を確認している。
