Experimental study on the microbial degradation of the fuel debris

燃料デブリの微生物分解に関する実験的研究

Liu, J. ; 土津田 雄馬; 北垣 徹  ; 香西 直文   ; 大貫 敏彦

Liu, J.; Dotsuta, Yuma; Kitagaki, Toru; Kozai, Naofumi; Onuki, Toshihiko

福島第一原子力発電所(FDNPP)の事故では、溶融した核燃料、構造材料およびコンクリートからなる燃料デブリが生成された。現在に至るまで、損傷した原子炉の廃止措置および燃料デブリ取り出しについての検討が行われている。燃料デブリの現状と、燃料デブリ取り出し作業中に起こり得る変化を予測することは極めて重要である。過去の事例では、TMI-2やチェルノブイリ発電所(CNPP)において微生物の侵入/増殖が確認されており、特に、CNPPで分離された微生物では、ラボレベルの実験において燃料デブリの崩壊を促進したという報告がある。しかし、現時点においてそのメカニズムは不明である。FDNPPにおいても過去の事例と同様に微生物の侵入が予想されるが、その影響は未知数である。そこで、本研究では微生物による模擬燃料デブリの分解実験を行った。その結果、本研究における模擬燃料デブリの微生物分解は、主に鉄の酸化および鉄・ジルコニウムの液体培地への溶解によるものであると確認した。

In Fukushima Daiichi accident, molten core flowed down the structural materials and formed the fuel debris, which consists of uranium dioxide fuel, iron, zirconium, and concrete. Now the decommission of damaged nuclear plant and countermeasure of fuel debris are under discussion. It is essential to understand the current status of fuel debris and possible change during the defueling activities. Considering the appearance of microorganisms in TMI-2 and Chernobyl plant, the existence of microorganisms in Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant was expected. Here, the microbial effect on fuel debris, specially the microbial degradation, was experimentally studied. It was found that oxidization and dissolution of iron and zirconium into the medium would mainly cause the degradation of fuel debris.