合金相を含む燃料デブリの安定性評価のための基盤研究,13; 模擬デブリからのFP核種の溶出挙動評価

Research on the stability of fuel debris consisting of oxides and alloys, 13; Leaching behavior of FPs from the simulated debris

佐々木 隆之*; 頓名 龍太郎*; 小林 大志*; 秋山 大輔*; 桐島 陽*; 佐藤 修彰*; 渡邉 雅之   ; 熊谷 友多   ; 日下 良二  

Sasaki, Takayuki*; Tonna, Ryutaro*; Kobayashi, Taishi*; Akiyama, Daisuke*; Kirishima, Akira*; Sato, Nobuaki*; Watanabe, Masayuki; Kumagai, Yuta; Kusaka, Ryoji

福島第一原子力発電所炉内では、SUS配管や圧力容器等の構造材と溶融した燃料や被覆管成分が高温で反応し、合金相を含む燃料デブリが形成されたとみられる。本報告では、ウラン-ジルコニウム-ステンレス鋼系等の模擬デブリを、熱中性子照射により核分裂生成させる照射法、および、非放射性元素を添加する添加法により合成し、これを経年変化処理として水浸漬した試験の結果を報告する。浸漬による模擬デブリの構造変化の有無や、模擬デブリに含まれるFPsやUの溶出率を測定した。核種のコロイド生成について評価するため、ろ過フィルタ孔径依存性やサイズ排除クロマトグラフィとICP-MS法を組み合わせた粒径分布解析を実施した。これらの結果に基づいて、合成した模擬デブリの化学的安定性と、溶出後の核種の溶存状態について評価した。

Fuel debris containing alloy phases is expected to be formed in the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant. In this study, two series of simulated debris samples comprising uranium-zirconium-stainless steel were synthesized. One series of the samples was prepared by the irradiation method, where the samples were irradiated by thermal neutron for fission generation. The other was prepared by the doping method, where stable isotopes of FPs were added during the synthesis. We performed leaching tests as an aging treatment, and then measured structural changes in the samples and the elution rates of U and FPs contained in the samples. Moreover, in order to evaluate the colloid formation of these elements, particle size distribution was analyzed by an ICP-MS method combined with filtration using different pore-size filters or size exclusion chromatography. Based on the results, the chemical stability of the simulated debris and the speciation of the eluted nuclides were discussed.