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RI施設における排気中$$^{14}$$Cモニタリング; 捕集及び酸化方法の比較評価

Monitoring of airborne $$^{14}$$C discharge at RI facilities; A Comparison of collection and oxidation methods

上野 有美; 小嵐 淳; 岩井 保則; 佐藤 淳也; 高橋 照彦; 澤畠 勝紀; 関田 勉; 小林 誠; 角田 昌彦; 菊地 正光

Ueno, Yumi; Koarashi, Jun; Iwai, Yasunori; Sato, Junya; Takahashi, Teruhiko; Sawahata, Katsunori; Sekita, Tsutomu; Kobayashi, Makoto; Tsunoda, Masahiko; Kikuchi, Masamitsu

原子力科学研究所第4研究棟(RI施設)では、排気中の$$^{14}$$Cを1か月間連続で捕集し、施設から大気中へ放出される$$^{14}$$Cのモニタリングを行っている。しかし、CuO触媒を600$$^{circ}$$C以上に加熱する必要があることやモノエタノールアミン(MEA)が毒劇物に指定されていることから、管理区域内でのモニタリング手法として改良の余地が残っている。本試験では、異なる捕集剤を用いた捕集法の比較、使用する捕集剤の量とCO$$_{2}$$捕集効率の関係についての検討、異なる酸化触媒の異なる温度条件下における酸化性能の比較を行った。CO$$_{2}$$捕集剤の検討では、MEAに加えて、Carbo-Sorb Eを評価の対象とした。酸化触媒の検討では、CuO触媒に加えて、Ptアルミナ触媒、Pd/ZrO$$_{2}$$触媒を評価の対象とした。試験の結果、Carbo-Sorb Eはガスの通気による気化量が大きく、1か月の連続捕集には適さず、MEAは1か月間を通して安定したCO$$_{2}$$捕集能力があることが確認できた。各触媒の酸化効率を比較した結果、Pd/ZrO$$_{2}$$触媒のCH$$_{4}$$に対する酸化性能が最も優れており、加熱炉の温度を200$$^{circ}$$C以上下げることができ、モニタリングの安全性を向上できる。

The Japan Atomic Energy Agency has conducted a monthly monitoring of airborne $$^{14}$$C discharge at the forth research building (RI facility) of the Tokai Research and Development Center. In the current monitoring, $$^{14}$$C, which exists in various chemical forms in airborne effluent, is converted into $$^{14}$$CO$$_{2}$$ with CuO catalyst and then collected using monoethanolamine (MEA) as CO$$_{2}$$ absorbent. However, this collection method has some issues on safety management because the CuO catalyst requires a high heating temperature (600$$^{circ}$$C) to ensure a high oxidation efficiency and the MEA is specified as a poisonous and deleterious substance. To establish a safer, manageable and reliable method for monitoring airborne $$^{14}$$C discharge, we examined collection methods that use different CO$$_{2}$$ absorbents (MEA and Carbo-Sorb E) and oxidation catalysts (CuO, Pt/Alumina and Pd/ZrO$$_{2}$$). The results showed 100% CO$$_{2}$$ collection efficiency of MEA during a 30-day sampling period under the condition tested. In contrast, Carbo-Sorb E was found to be unsuitable for the monthly-long CO$$_{2}$$ collection because of its high volatile nature. Among the oxidation catalysts, the Pd/ZrO$$_{2}$$ showed the highest oxidation efficiency for CH$$_{4}$$ at a lower temperature.

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