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放射性廃棄物の減容化に向けたガラス固化技術の基盤研究,42; 模擬廃液含有鉄リン酸ガラス流下試験と放射光分析

Basic research programs of vitrification technology for waste volume reduction, 42; Bottom drain test and synchrotron X-ray absorption analysis of iron phosphate glass sample containing simulated HLLW

岡本 芳浩; 小林 秀和; 永井 崇之; 小林 博美*; 本間 将啓*; 廣野 和也*; 畠山 清司*; 塩飽 秀啓

Okamoto, Yoshihiro; Kobayashi, Hidekazu; Nagai, Takayuki; Kobayashi, Hiromi*; Homma, Masanobu*; Hirono, Kazuya*; Hatakeyama, Kiyoshi*; Shiwaku, Hideaki

小型溶融炉試験装置を使用し、模擬廃液含有鉄リン酸ガラスの流下試験を実施するとともに、採取した固化試料について、放射光XAFS分析を行い、主要元素の化学状態を調べた。用いたベースガラスの組成は35mol%Fe$$_2$$O$$_3$$-P$$_2$$O$$_5$$、模擬廃液成分は酸化物換算で20wt%とした。これらを、小型溶融炉内に、1150$$^{circ}$$Cの溶融状態で2.5時間保持した後に流下させた。流下試料の放射光分析の結果、セリウムの原子価がほぼ3価であること、モリブデンが還元されて5価であることから、ホウケイ酸ガラス系より還元的であることが明らかになった。また、イメージングXAFS分析により、ルテニウムがRuO$$^{2}$$として微粒子状に分散しており、凝集していないことが明らかになった。これらの結果は、以前に実施したるつぼスケールで調製された試料の分析結果と同じ傾向であった。

Bottom drain test of iron phosphate glass containing simulated high level liquid waste (HLLW) components were performed using small size melting furnace. The glass samples collected from the furnace was analyzed by synchrotron radiation based XAFS technique. The 20wt% HLLW components was mixed with the iron phosphate glass having a composition of 35mol%Fe$$_2$$O$$_3$$-P$$_2$$O$$_5$$ was used as base glass. They were melted and kept at 1150$$^{circ}$$C in the furnace and the melts were drained out to 6 alumina crucibles. As the results of XAFS analysis for the solidified samples, oxidation state of cerium was trivalent and that of molybdenum was pentavalent. Their oxidation states are more reducing in comparison with borosilicate glass samples. The imaging XAFS analysis showed that small RuO$$_2$$ particles distributed in the sample were not aggregated in the glass sample. These results were compatible with our previous work in which the glass samples were prepared only in crucibles.

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