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Chemical form analysis of reaction products in Cs-adsorption on stainless steel by means of HAXPES and SEM/EDX

HAXPESとSEM/EDXによるステンレス鋼のCs吸着生成物の化学形分析

小畠 雅明; 岡根 哲夫; 中島 邦久; 鈴木 恵理子; 大和田 謙二; 小林 啓介*; 山上 浩志; 逢坂 正彦

Kobata, Masaaki; Okane, Tetsuo; Nakajima, Kunihisa; Suzuki, Eriko; Owada, Kenji; Kobayashi, Keisuke*; Yamagami, Hiroshi; Osaka, Masahiko

本研究では、軽水炉原子炉の重大事故時におけるセシウム(Cs)吸着挙動を理解するために、Si濃度の異なるSUS304ステンレス鋼表面のCsの化学状態とその分布について、HAXPESおよびSEM/EDXによって調べた。その結果、Siが高濃度に分布する場所にCsが選択的に吸着されることが判明した。Cs生成物について、Siの含有量が低い場合には主としてCsFeSiO$$_{4}$$が生成されるが、Siの含有量が高い場合にはCsFeSiO$$_{4}$$に加えCs$$_{2}$$Si$$_{2}$$O$$_{5}$$とCs$$_{2}$$Si$$_{4}$$O$$_{9}$$も生成される。SS表面上の吸着プロセスで生成されたCs化合物の化学形態は、SSに最初に含まれるSiの濃度および化学状態と密接に相関している。

In this study, for the understandings of Cesium (Cs) adsorption behavior on structure materials in severe accidents at a light water nuclear reactor, the chemical state of Cs and its distribution on the surface of SUS304 stainless steel (SS) with different Si concentration were investigated by hard X-ray photoelectron spectroscopy (HAXPES) and scanning electron microscope / energy dispersive X-ray spectroscopy (SEM/EDX). As a result, it was found that Cs is selectively adsorbed at the site where Si distributes with high concentration. CsFeSiO$$_{4}$$ is a dominant Cs products in the case of low Si content, mainly formed, while Cs$$_{2}$$Si$$_{2}$$O$$_{5}$$ and Cs$$_{2}$$Si$$_{4}$$O$$_{9}$$ are formed in addition to CsFeSiO$$_{4}$$ in the case of high Si content. The chemical forms of the Cs compounds produced in the adsorption process on the SS surface has a close correlation with the concentration and chemical states of Si originally included in SS.

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パーセンタイル:38.14

分野:Materials Science, Multidisciplinary

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