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Cs汚染土壌の減容化に向けた溶融塩処理の利点; NaCl-CaCl$$_{2}$$混合塩との反応による風化バイオタイトの構造変化

Advantages of molten salt processing for volume reduction of Cs-contaminated soil; Structure change of weathered biotite by the reaction with NaCl-CaCl$$_{2}$$ mixed salt

下山 巖; 本田 充紀; 小暮 敏博*; 岡本 芳浩; 矢板 毅; 鈴木 伸一

Shimoyama, Iwao; Honda, Mitsunori; Kogure, Toshihiro*; Okamoto, Yoshihiro; Yaita, Tsuyoshi; Suzuki, Shinichi

福島における放射性汚染土壌の減容化の手法開発のため、NaCl-CaCl$$_{2}$$混合塩を添加したCs収着風化バイオタイト(WB)に低圧昇華法による700$$^{circ}$$Cの加熱処理を行い、蛍光X線分析(XRF)とX線回折分析(XRD)を行った。XRDパターンにおいてWB成分が消滅し、新たな成分が観測された。また、XRFからCsが100%除去されたことがわかった。さらに、Kについても同様の比較を行うと無添加の場合はほとんどKが脱離しないのに対して、塩添加時は加熱により99%のKが脱離することがわかった。Caは加熱温度と主に増加し、700$$^{circ}$$CではSiよりも多い組成比となった。したがって、加熱温度と共にWBがCaを含有する何らかのシリケートに変化したことを示唆している。電子顕微鏡を用いた解析により、普通輝石がドミナントな成分であることを明らかにした。これらの結果は、普通輝石形成と共にイオン半径の大きい1価イオンであるCs$$^{+}$$とK$$^{+}$$が排出されるという傾向を示している。我々はこの現象に基づいて溶融塩処理により別の鉱物に変換することでCs除去汚染土壌の再利用を可能にするCsフリー鉱化法のアイデアを提案する。

X-ray fluorescence (XRF) and X-ray diffraction (XRD) were employed to study bulk composition and structure changes of weathered biotite (WB) before and after low-pressure sublimation processing with NaCl-CaCl2 mixed salt. XRF showed that almost all Cs was desorbed from Cs-saturated WB after heating at 700 $$^{circ}$$C under a low-pressure (14 Pa) and XRD showed that WB disappeared and augite appeared as the dominant product. We propose a new idea, Cs-free mineralization method, for reduction of Cs-contaminated soil in Fukushima based on these results.

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