凝集沈殿系や粘土系の高粘性流体の放射線効果に関する研究

Studies on radiation effects on high-viscous fluids of co-precipitate and clay systems

永石 隆二 ; 桑野 涼*

Nagaishi, Ryuji; Kuwano, Ryo*

2015年春の多核種除去設備(ALPS)の高性能容器(HIC)で起きた溢水は、凝集沈殿の炭酸塩スラリー中の水の放射線分解による水素発生に伴うスラリー容積の増大並びに上澄み水の発生が原因であるが、このような長期間(高線量)照射に伴う高粘性流体の放射線効果(放射線分解・材料劣化)は水溶液等の低粘性流体とは大きく異なる。これを科学的に理解することは、地層処分での緩衝材の粘土系の懸濁水とともに、放射性廃棄物の長期保管・処分において重要である。そこで本研究では、電子線ビームやガンマ線を用いて、凝集沈殿系や粘土系の高粘性流体の照射前後の物性(密度, 粒度等)並びに粘度特性を測定して、物性と粘度特性との関係を定量的に議論した。ここで、凝集沈殿系のスラリーの物性が照射前後で大きく変わり、特に、スラリー中の粒子数濃度の減少がスラリーの粘度低下の一因になっていることを明らかにした。

The overflow from HIC at ALPS was owing to water radiolysis of beta rays in co-precipitate slurry of carbonate, leading to the volume increase of slurry and supernatant formation. The radiation effects (radiolysis and material degradation) on high-viscous fluids after long-term (high dose) irradiation is quite different from those on low-viscous fluids such as aqueous solutions. The understanding of effects on high-viscous fluids, containing suspension of clay which is planned to be used as a buffer material for final disposal, is important in long-term storage and disposal of radioactive wastes. In this study, the physical and viscosity properties of fluids of co-precipitate and clay systems were measured before and after irradiation of electron beam and gamma ray to discuss the relations among their properties quantitatively.