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Radiation deterioration of ion-exchange Nafion N117CS membranes

イオン交換したナフィオンN117CS膜の放射線劣化

岩井 保則; 廣木 章博; 玉田 正男; 磯部 兼嗣; 山西 敏彦

Iwai, Yasunori; Hiroki, Akihiro; Tamada, Masao; Isobe, Kanetsugu; Yamanishi, Toshihiko

電解液に浸漬させカチオン交換したナフィオンN117CS膜を室温から343Kの温度範囲で$$gamma$$線・電子線にて1500kGyまで照射し、溶解イオンがナフィオンの機械的特性とイオン交換能の放射線劣化に与える影響を精査した。電解液に浸漬させたナフィオン膜を照射すると機械的特性の劣化が促進されることを見いだした。この劣化促進は電解液の照射により生じる酸素に起因することを明らかとした。また電解液の濃度がナフィオンの機械的特性の放射線劣化に強く影響した。このことは放射線環境下でナフィオン電解膜を使用する場合は金属イオン濃度を抑制することが肝要であることを示している。カチオンの種類差がナフィオンの機械的特性の放射線劣化に与える影響は小さかった。またアニオンの種類差はナフィオンの機械的特性及びイオン交換能の放射線劣化の両方にほとんど影響しなかった。ナフィオンの機械的特性の放射線劣化では$$gamma$$線照射と電子線照射間で違いが見られたが、これは線量率の違いによるものであり、照射時に消費される酸素を補うために膜外の溶存酸素を膜内に取り込むための時間の有無に起因している。

The cation-exchange Nafion N117CS membranes swelling in electrolyte solution were irradiated with $$gamma$$-rays or electron beams at various doses up to 1500 kGy in the temperature range from room temperature to 343 K to obtain detailed information on the effect of ion-exchange on the radiation deterioration in mechanical properties and ion exchange capacity. Considerable deterioration in mechanical properties was observed when the Nafion membranes swelling in electrolyte solution were irradiated. A reason is the promotion of degradation with oxygen molecules produced by the irradiation of electrolyte solution. The concentration of electrolyte solution influenced strongly the radiation deterioration in mechanical properties. Keeping the concentration of metal ions to be negligible is important when electrolyzed highly radioactive solution in the light of the durability of polyperfluorosulfonic acid membrane. A sort of cation in electrolyte solution negligibly influenced radiation deterioration in mechanical properties. A sort of anion in electrolyte solution had negligible effect on radiation deterioration in mechanical properties and ion exchange capacity.

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分野:Chemistry, Physical

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