ゼオライトと海水との混合物の放射線分解による水素発生

Hydrogen production in radiolysis of mixtures of zeolite and seawater

熊谷 友多   ; 永石 隆二 ; 木村 敦; 田口 光正; 西原 健司  ; 山岸 功 ; 小川 徹

Kumagai, Yuta; Nagaishi, Ryuji; Kimura, Atsushi; Taguchi, Mitsumasa; Nishihara, Kenji; Yamagishi, Isao; Ogawa, Toru

放射性汚染水の浄化処理では、セシウム吸着剤としてゼオライトが用いられる。吸着処理中や処理後のゼオライト保管時には、水の放射線分解で水素が発生するため、安全な処理のためには水素に対する適切な措置が重要である。そこで、福島第一原子力発電所の滞留水には海水成分が混入している点を踏まえて、海水とゼオライトとの混合物からの水素発生量を調べるため、高崎量子応用研究所のCo-60照射施設にて照射実験を行った。海水とゼオライトとの混合物を試料として、海水のみの試料から、乾燥ゼオライトまで混合割合を変化させて水素発生量を測定した。その結果、放射線環境下におけるゼオライトと水分子の相互作用に起因すると考えられる水素発生が観測されたが、その発生効率は水分子が放射線によって直接分解される場合よりも低く、混合物全体としての水素発生量は海水量を低減することで抑制された。一方で、純水との混合物についても同様の実験を行い比較した結果、混合物中の海水塩分を除去することで水素発生量は低下したが、ゼオライトの混合割合が増加するにしたがって、その効果は小さくなることがわかった。

In the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station, zeolite is used for decontamination of radioactive water as an adsorbent for radioactive Cs. During the process and the storage of the waste zeolite after the process, the management of hydrogen produced by water radiolysis is an important issue of safety. Thus hydrogen production from the mixture of zeolite and seawater was studied because the radioactive water contains salts from seawater. The hydrogen production from the mixture was decreased monotonically with decreasing weight fraction of seawater. However, the measured yield of hydrogen was higher than the yield expected from the direct radiolysis of water in the mixture. This result shows an additional production of hydrogen as an influence of zeolite. Moreover, dilution of seawater became less effective on the inhibition of hydrogen production with increasing weight fraction of zeolite, although it effectively decreased the hydrogen production in the absence of zeolite.