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Investigation of cesium chemisorption behavior on the stainless steel surface

ステンレス鋼表面におけるセシウム化学挙動調査

中島 邦久 ; Di Lemma, F. G.; 山下 真一郎  ; 逢坂 正彦 ; 永瀬 文久 

Nakajima, Kunihisa; Di Lemma, F. G.; Yamashita, Shinichiro; Osaka, Masahiko; Nagase, Fumihisa

福島第一原子力発電所における燃料デブリ取り出しの際、RPVやPCV内の構造材や機器に付着した放射性Csからの作業員の被曝評価のためには、Csの付着特性に関する正確な知見が重要になる。そのため、ステンレス鋼へのセシウム化学吸着挙動を調べるための試験を実施した。その結果、これまでの過去の試験結果と同様、Csとケイ素(Si)が同じような分布挙動を示すことが観察された。しかし、X線回折測定(XRD)やEDS(エネルギー分散型X線分光器)による元素分析測定の結果から、反応生成物はCs$$_{2}$$Si$$_{4}$$O$$_{9}$$ではなく、CsFeSiO$$_{4}$$であることが新たにわかった。さらに、過去の研究では、反応速度は1000$$^{circ}$$Cまで単調に増加することが示されていたが、XRD測定や溶出試験の結果から1000$$^{circ}$$CでのCs付着量よりも800$$^{circ}$$Cの場合の方が高くなることが示唆された。

Knowledge of accurate Cs-deposition properties is essential to evaluate radiation dose of workers at the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plants (1F-NPPs), encountered during retrieval of fuel debris from the radioactive Cs deposits onto structural materials and equipments in the RPV and PCV. The Cs chemisorption tests were performed to investigate its behavior on stainless steels. As the results, we observed that Cs congruently distributes with silicon (Si), which agrees with previous studies. But the results of the XRD and EDS analyses suggest that the reaction product is not Cs$$_{2}$$Si$$_{4}$$O$$_{9}$$ but a new proposed compound CsFeSiO$$_{4}$$. Further, it was suggested from our XRD analysis and leaching test that the amounts of the Cs deposit at 800$$^{circ}$$C were higher than those of the Cs deposit at 1000$$^{circ}$$C, though the previous studies indicated the reaction rate increased monotonously up to 1000$$^{circ}$$C.

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