Measurement of HLW glass dissolution/alteration kinetics by using micro-reactor flow-through test method

マイクロリアクタ流水溶解試験による高レベル放射性廃棄物ガラスの溶解/変質挙動の速度論的評価

稲垣 八穂広*; 三ツ井 誠一郎  ; 牧垣 光*; 出光 一哉*; 有馬 立身*; 馬場 恒孝; 野下 健司*

Inagaki, Yaohiro*; Mitsui, Seiichiro; Makigaki, Hikaru*; Idemitsu, Kazuya*; Arima, Tatsumi*; Bamba, Tsunetaka; Noshita, Kenji*

ガラス溶解/変質挙動の速度論的評価を行うため、マイクロリアクタを用いた新しい流水溶解試験法を開発した。この方法では、マイクロ流路(20216mm)を有するテフロン台に板状のガラス試料を設置し、シリンジポンプにより一定の流速でマイクロ流路に溶液を注入させることでガラス試料と反応させる。反応後の溶液を一定の間隔で採取、分析することで溶解/変質速度を得ることが可能となる。この方法は、装置がコンパクトで単純である、反応面積に対して反応溶液量が少ない、高感度で溶解/変質速度が測定できる、試験後試料の表面分析が容易であるなどの特徴を有する。この方法により、P0798ガラスのpH,温度,流速,時間を関数とした試験を行い、ガラス溶解/変質挙動の速度論的評価に必要なデータを取得した。

We developed a new flow-through test method using micro-reactor, and applied it to measurement of the dissolution/alteration kinetics for a simulated HLW glass (P0798). In this method, a glass coupon is placed just on a Teflon plate having a micro-channel, and a solution is injected into the inlet of micro-channel by micro-syringe pump at a constant flow rate. The injected solution flows through the micro-channel reacting with the glass to the outlet, and the outlet solution is retrieved at certain intervals to be analyzed for determination of the dissolution/alteration rate. This method has some major features, i.e., simple test apparatus with compact size, high S/V ratio, sensitive/precise measurement of the glass dissolution/alteration rate, adequate glass shape for analysis of reacted glass surface, and so on. By use of this method the dissolution/alteration rate for P0798 was measured as a function of pH, temperature, flow rate, and time, and some available results were obtained to evaluate the dissolution/alteration kinetics.