放射光分析によるガラス固化技術の高度化研究開発

Research and development for next generation vitrification technology by using synchrotron radiation based analytical technique

岡本 芳浩  ; 塩飽 秀啓   ; 永井 崇之  ; 小林 秀和 ; 捧 賢一; 川島 英典*; 柿原 敏明*

Okamoto, Yoshihiro; Shiwaku, Hideaki; Nagai, Takayuki; Kobayashi, Hidekazu; Sasage, Kenichi; Kawashima, Hidenori*; Kakihara, Toshiaki*

ガラス固化技術は、高レベル放射性廃液(HLLW)の固定化に効果的であると考えられている。ガラス固化体には、より多くの廃棄物成分を閉じ込めること、より高い閉じ込め性能を保つことが要求される。ガラス固化体は、30以上もの廃棄物成分元素を含む多成分系ガラス試料であり、元素選択性があり微量成分へも適用可能な放射光XAFS分析法の利用が効果的である。我々は、2010年より原子力機構(JAEA)内外の機関・部署と協力し、JAEA専用ビームラインを利用して、数多くのガラス固化試料の放射光XAFS分析を行い、ガラス中における廃棄物成分の性質把握を進めてきた。平成26年度から、資源エネルギー庁からの受託事業「次世代ガラス再処理固化技術基盤研究事業」に参加し、固化体発生量低減のカギを握る高充填化、安全性の向上を目指したガラスマトリックスの改良などに、放射光XAFS分析を活用している。本講演では、現行のガラス固化体の高充填化や代替マトリックスの開発を実例にあげて、それらにおける放射光XAFS分析技術の利用例を紹介する。

The vitrification technique is thought to be effective in immobilization of high-level radioactive liquid waste (HLLW). To the nuclear waste glass, higher waste loading and low leach rate are required. Synchrotron radiation based X-ray absorption fine structure (XAFS) analysis is useful to investigate the local coordination structure and chemical state of the FP component in the waste glass, since many kinds of elements more than 30 are contained in the glass. We have analyzed many glass samples by using JAEA beamline facility at the SPring-8, in conjunction with many coworkers. Since FY2016, we joined the Research and Development program for next generation reprocessing and vitrification technology carried out by assistance of Agency of Natural Resources and Energy (METI). Synchrotron radiation based XAFS work on the improvement activity of borosilicate glass system and substitute to iron phosphate glass system carried out in the program are introduced in this presentation.