Water-leaching behavior for cesium chemisorbed on stainless steel at room temperature

ステンレス鋼に化学吸着したセシウムの室温における水浸出挙動

中島 邦久 ; 井元 純平*; 西岡 俊一郎*; 逢坂 正彦  ; 三輪 周平  

Nakajima, Kunihisa; Imoto, Jumpei*; Nishioka, Shunichiro*; Osaka, Masahiko; Miwa, Shuhei

ステンレス鋼に化学吸着されたセシウム(Cs)の長期的な溶解挙動を調べるため、303Kでの水浸出試験を実施した。その結果、Csは1200時間経過後も水に溶解し続け、Csはリング状粒子としてケイ素と共存していることがわかった。このことから、既存のシビアアクシデント解析コードに組み込まれているCsの化学吸着モデルで定義されている水不溶性Csでさえ、リング状のCsケイ酸塩粒子から長期間にわたってCsが水に溶出することが明らかとなった。さらに、これらの水浸出挙動については、Noyes-Whitneyの式でうまく記述できたことから化学吸着モデルにおける水不溶性Csの水溶解モデルの開発につながる可能性を示唆した。これらの知見から、福島第一原子力発電所の原子炉圧力容器内で化学吸着したCsについては、長期的な再分布が起こる可能性があることを意味しており、水相を介したCsの再分布を予測するための水溶解モデルが必要になることが分かった。

Water-leaching tests at 303 K were performed on cesium (Cs) chemisorbed on stainless steels to investigate its long-term dissolution behavior. The findings showed that Cs continued to dissolve into water even after 1200 hours and that Cs was found to coexist with silicon as ring-shaped particles. This indicates that even water-insoluble Cs, which is defined in the Cs-chemisorption models incorporated into existing SA analysis codes, can dissolve in water over extended periods, with the dissolution attributed to the ring-shaped Cs silicate particles. Additionally, these water-leaching behaviors were accurately described by the Noyes-Whitney equation, suggesting the potential development of a water-dissolution model for the water-insoluble Cs in the chemisorption models. These insights imply that long-term redistributions of chemisorbed Cs could occur within the reactor pressure vessels in Fukushima Daiichi Nuclear Power Station, necessitating a water-dissolution model to predict redistributions through the aqueous phase.