放射性核種の長期安定化を指向した使用済みゼオライト焼結固化技術の開発(委託研究); 平成30年度英知を結集した原子力科学技術・人材育成推進事業

Development of the sintering solidification method for spent zeolite to long-term stabilization (Contract research); FY2018 Center of World Intelligence Project for Nuclear Science/Technology and Human Resource Development

廃炉国際共同研究センター; 芝浦工業大学*

Collaborative Laboratories for Advanced Decommissioning Science; Shibaura Institute of Technology*

日本原子力研究開発機構(JAEA)廃炉国際共同研究センター(CLADS)では、平成30年度英知を結集した原子力科学技術・人材育成推進事業(以下、「本事業」という)を実施している。本事業は、東京電力ホールディングス福島第一原子力発電所の廃炉等をはじめとした原子力分野の課題解決に貢献するため、国内外の英知を結集し、様々な分野の知見や経験を、従前の機関や分野の壁を越えて緊密に融合・連携させた基礎的・基盤的研究及び人材育成を推進することを目的としている。平成30年度の新規採択課題から実施主体を文部科学省からJAEAに移行することで、JAEAとアカデミアとの連携を強化し、廃炉に資する中長期的な研究開発・人材育成をより安定的かつ継続的に実施する体制を構築した。本研究は、研究課題のうち、平成30年度「放射性核種の長期安定化を指向した使用済みゼオライト焼結固化技術の開発」について取りまとめたものである。本研究は、継続して発生するCs等の放射性核種を吸着したゼオライト(使用済みゼオライト)の焼結固化法の開発を目的とする。焼結固化法は、使用済みゼオライトにガラスをバインダーとして添加し、それらを焼結することで核種を固定化する新たな固化法である。本法は、ガラス固化と比較して固化体の大幅な減容や焼成固化と同程度の安定な固化体の形成が期待できる。本事業では、コールド試験により焼結固化に適したガラスの選定、焼結温度等の最適化を図りホット試験で実証する。平成30年度においてバインダーの候補ガラスの熱特性、及び加熱雰囲気が焼結固化に及ぼす影響について調査した。また、放射性核種を含む模擬汚染水を作成するための照射済燃料を選定し、試料の状態を確認した。さらに、ゼオライトの固化、焼成固化等に関する既存の研究成果及び最新の研究動向を調査した。

JAEA/CLADS, had been conducting the Center of World Intelligence Project for Nuclear Science/Technology and Human Resource Development (hereafter referred to "the Project") in FY2018. Among the adopted proposals in FY2018, this report summarizes the research results of the "Development of the Sintering Solidification Method for Spent Zeolite to Long-term Stabilization". The present study aims to develop the sintering solidification method for zeolites (spent zeolites) that adsorbs continuously generated radionuclides such as cesium. The sintering solidification method is able to stabilize adsorbed radionuclides such as cesium in zeolites by adding a glass as a binder to spent zeolite and sintered it. It is expected that the sintering solidification method is significantly reduce the volume of the solidified body compare with the glass solidification method and to form a stable solidified body equivalent to the calcination solidification method. In this project, we planned to select a glass suitable for the sintering solidification method and optimize the sintering temperature, etc. using non-radioactive nuclides (cold tests), and verify it by using radioactive nuclides (hot tests). In FY2018, we investigated the thermal properties of candidate glasses for binder and the effect of heating atmosphere on the sintering solidification method. Irradiated fuel for preparing simulated contaminated water containing radionuclides was selected and the condition of it was observed. In addition, we surveyed existing research results and latest research trends about solidification of zeolite, calcination solidification and so on.