An Experimental study on the degradation of UO/Fe(0) by bacteria

バクテリアによるUO/Fe(0)の分解に関する実験的研究

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

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

福島第一原子力発電所の事故では、核燃料と原子炉内の構造材を主成分とする燃料デブリが形成され、大部分は原子炉格納容器内の水中に存在しており、地下水中に生息する微生物と相互作用を生じる可能性がある。燃料デブリの経年変化を評価するためには、微生物と燃料デブリとの相互作用の知識が不可欠である。本研究では、燃料デブリの重要な成分であるUOとFe(0)の粉末試料を作り、自然界に広く存在し、事故現場にも生息すると考えられる枯草菌(Bacillus subtilis)との相互作用を検討した。粉末試料と枯草菌を静置して時間的な変化を分析したうえで、枯草菌によってU(IV)とFe(0)の酸化溶解が促進されることを確認した。溶解したU(VI)の一部は、非晶質のFe(III)水酸化物と思われる鉄の沈殿物とともに沈殿していた。これらの結果から、微生物が燃料デブリの経年変化の促進に寄与する可能性が示唆された。

Nuclear fuel debris, consisting primarily of nuclear fuel and structural material, was formed during the Fukushima Daiichi NPP accident and exists in the cooling water accumulated in the primary containment vessels. Microorganisms living in groundwater may come into contact with the fuel debris and react with it. To assess the degradation of fuel debris, it is necessary to evaluate the interactions between microorganisms and fuel debris. Here we performed an experimental study on bacterial degradation. A mixed powder of UO and Fe(0) was used as a fuel debris simulant. Bacillus subtilis, which is widespread bacteria in nature and thought to be present at the accident site, was used. The mixed powder was exposed to the Bacillus subtilis in a liquid medium for some days. It was found that the oxidative dissolution of the U(IV) and Fe(0) was accelerated by B. subtilis. A fraction of the dissolved U(VI) was precipitated together with iron precipitates which are probably amorphous Fe(III) hydroxides. The study indicates that microorganisms would cause the degradation of fuel debris.