Na化合物高温溶融体の化学種分析に関する基礎的研究,2

A Basic research on the chemical analysis of sodium compound melts at high temperature, 2

大鳥 範和; 梅咲 則正*

Otori, Norikazu; not registered

高速増殖原型炉「もんじゅ」の事故における漏えいNaの燃焼および腐食反応のメカニズムを調べるための直接的手法として高温ラマン分光法と高温X線回折法の適用性と可能性を明らかにする目的で、一連の基本的なNa酸化物, Fe酸化物やNaFe複合酸化物へ適用し結果を評価し、ラマンスペクトルについては特に注目される物質であるNaOと-NaFeOついて重点的に調べた。 拑堝型炉を用いた後方散乱の観測方法によるラマン分光測定の結果、NaOは673Kまで格子振動のスペクトルが観測でき、NaOにおいては873Kまで過酸化物イオンが、 773Kまで不純物である超酸化物イオンのスペクトルが観察できることがわかった。適用できる温度限界についてNaOについては結晶格子の乱れ、 NaOについては資料の黒変化、あるいは分解などの面から検討された。特に、 NaOにおける色変化は色中心の発生のような電子状態の変化を示唆していると推測された。-NaFeOついて観測した結果、873Kまで良いS/N比で固有のスペクトルを観察でき、さらに高温でも本法の有用性が期待されるが、これ以上の温度では紫外線レーザーの使用が必要であることがわかった。X線回折則区低の結果、NaCO、Fe酸化物、-NaFeOついて、室温ではいずれもJCPDSカードと良い一致が得られ、 本法が目標とする1073K以上の高温にえいても個々の物質や相の判別法として有用であることが確認された。以上の測定スペクトルや回折パターンは、実際の反応生成物である混合系への適用の際の参照利用に供する目的で、本報告書にデータ集として知見をまとめた。

High temperature Raman spectroscopy and X-ray diffraction technique were applied to a series of sodium oxides, iron oxides and sodium and iron double oxide from ambient to high temperature for the purpose of examining the usefulness of these methods for the in situ chemical analysis in corrosive environments at elevated temperature on the basis of the necessity for direct observations of chemical reactions between burning sodium and iron-base materials. As a result of Raman scattering measurements at backscattering geometly using a furnace containing a crucible cell, an intense peak assignable to a lattice vibration was observed up to 673 K for NaO, that to stretching mode of O ion up to 873K, and that to stretching mode of O ion up to 773K for NaO. The temperature range in which the method is applicable to the detection of these materials was discussed. As for NaO, the structural change may limit the upper temperature, whereas, as to NaO, the color change or the decomposition may limit it. The color change suggests the change of electronic structure such as generation of color center. The spectra for -NaFeO were clearly observed up to 873K, while the background caused by radiation at high temperature considerably increased. For higher temperature measurements, the present method will be hopeful, using an ultraviolet light source in order to reduce the background. As a result of X-ray diffraction measurements, all the obtained patterns agreed well with JCPDS cards data, which shows that the method is useful for the chemical analysis of these materials at high temperature up to 1073K. The obtained spectra and difiraction patterns are collected in this report in order to be available on the chemical analysis of more complex mixtures.