水の放射線分解によるウラン酸化物の化学反応

Chemical reaction of uranium oxide induced by water radiolysis

熊谷 友多   

Kumagai, Yuta

水の放射線分解による反応はウラン酸化物の表面を酸化し、ウランの溶解を引き起こす。この反応過程の理解は、使用済み燃料の深地層処分場の安全性評価の化学的基礎であり、また過酷事故後の燃料デブリの取り出しと保管に知見を提供する。これまでにも使用済核燃料からの放射性核種の溶出速度を評価するために、いくつかの化学反応速度モデルが開発されてきた。しかし、最近の実験研究で得られた新たな知見から、UO表面での反応過程は従来の反応モデルよりも相当に複雑であること分かってきている。そのため、ウランの表面酸化と溶解の反応機構を再検討するべく基礎研究が進められている。本稿では、その反応機構に関する最近の研究例を紹介する。

Water radiolysis induces oxidative dissolution of uranium oxides. Understanding of this process is a chemical basis for safety assessment of the deep geological repository of spent fuel and would serve as knowledge for retrieval and storage of fuel debris after a severe accident of nuclear power reactors. In order to evaluate the release rate of radioactive elements from the UO matrix of spent nuclear fuel, several chemical kinetic models have been developed. However, the conventional reaction models were found out to be simplistic based on new insights obtained recent experimental studies. Therefore, the reaction mechanism of surface oxidation and dissolution of uranium is now a subject of revisit. Here, a few recent studies regarding the reaction mechanism are introduced.