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セリウム媒体電解酸化法を用いたTRU廃棄物除染にかかわる基礎試験

Basic study on decontamination of TRU wastes with cerium mediated electrolytic oxidation method

石井 淳一; 小林 冬実; 内田 昇二; 住谷 正人; 木田 孝; 白橋 浩一; 梅田 幹; 桜庭 耕一

Ishii, Junichi; Kobayashi, Fuyumi; Uchida, Shoji; Sumiya, Masato; Kida, Takashi; Shirahashi, Koichi; Umeda, Miki; Sakuraba, Koichi

燃料サイクル安全工学研究施設(NUCEF)では、再処理施設等から発生するTRU廃棄物の発生量低減化方策として、セリウム媒体電解酸化法による除染技術に着目し、TRU廃棄物をクリアランスレベルまで除染できる技術の開発を行っている。セリウム媒体電解酸化法は、硝酸溶液中でCe$$^{4+}$$を強力な酸化剤として使用し、除染対象物であるTRU廃棄物の金属材表面の酸化物層及び金属材表面を溶解する技術である。本研究では、硝酸溶液を用いたセリウム媒体電解酸化法の技術的な実用化に向けて、TRU廃棄物を溶解する目標速度(2$$sim$$4$$mu$$m/h)を達成するために溶液条件の最適化を図ることを目的とし、Ce$$^{3+}$$初期濃度及び硝酸濃度をパラメータとした試験を実施した。パラメータ試験結果より選定した溶液条件において模擬廃棄物を溶解する廃棄物溶解コールド試験を実施した結果、溶解時間90時間までの平均溶解速度は、3.3$$mu$$m/hであった。以上のことから、クリアランスレベルまで除染するのに必要な金属材表面の溶解深さを20$$mu$$mと仮定すると、その除染時間は約6時間であり、1バッチ/日の廃棄物除染が十分に可能であること及び1回分の除染液で15バッチの繰り返し処理が可能であることを確認した。

At Nuclear Fuel Cycle Safety Engineering Research Facility, the cerium mediated electrolytic oxidation method which is a decontamination technique to decrease the radioactivity of TRU wastes to the clearance-level has been developed for the effective reduction of TRU wastes generated from the decommissioning of a nuclear fuel reprocessing facility and so on. This method corrodes the oxide layer and the surface of metallic TRU metal wastes by the strong oxidation power of Ce$$^{4+}$$ in nitric acid. In this study, parameter tests were conducted to optimize the solution condition of Ce$$^{3+}$$ initial concentrations and nitric acid concentrations. The target corrosion rate of metallic TRU wastes set to be 2$$sim$$4$$ mu$$m/h for the practical use of this method. Under the optimized solution condition, a dissolution test of stainless steel simulating wastes was carried out. From the result of the dissolution test, the average corrosion rate was 3.3 $$mu$$m/h during the test time of 90 hours. Based on the supposition that the corrosion depth of metallic TRU wastes was 20 $$mu$$m enough to achieve the clearance-level, the treatment time for the decontamination was about 6 hours. It was confirmed from the result that the decontamination could be performed within one day and the decontamination solution could repeatedly reuse 15 times.

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