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論文

Volume reduction of cesium contaminated soil by magnetic separation; Pretreatment of organic matters

堀江 裕貴*; 行松 和輝*; 三島 史人*; 秋山 庸子*; 西嶋 茂宏*; 関山 富男*; 三ツ井 誠一郎; 加藤 貢

Journal of Physics; Conference Series, 871, p.012102_1 - 012102_7, 2017/07

 被引用回数:1 パーセンタイル:49.82

By the accident of Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant, a large amount of soil was contaminated by radioactive cesium. We developed a new volume reduction method of contaminated soil combining classification and magnetic separation. In magnetic separation, 2:1 type clay minerals, which adsorb cesium strongly and show paramagnetism, are removed from soil suspension of silt and clay, and then the contaminated soil can be separated into two groups that is high and low dose soil. However, there is an issue that the clay aggregates induced by organic matters prevent 2:1 type clay minerals from selective separation magnetically. The purpose of this study is to disperse aggregates by means of the alkaline K$$_{2}$$CO$$_{3}$$ solution treatment for selective separation of 2:1 type clay minerals. Firstly, particle size distribution was measured and the dispersion by K$$_{2}$$CO$$_{3}$$ treatment was investigated. Moreover, the radioactivity of passed soils after magnetic separation was measured to investigate the effect of dispersion treatment before magnetic separation. The result showed the possibility of more selective separation for 2:1 type clay minerals by treatment of organic matters.

口頭

サブクール液体水素の強制流動下における流路中心垂直発熱線におけるDNB熱流束

達本 衡輝; 白井 康之*; 塩津 正博*; 堀江 裕輝*; 米田 和也*; 松澤 崇之*; 小林 弘明*; 成尾 芳博*; 稲谷 芳文*; 茂田 宏樹*; et al.

no journal, , 

ケーブルインコジット導体(CICC)のような直接冷却方式の超伝導導体内の冷却特性を解明するために、円管流路内の中心軸上にPtCo製の直径1.2mm、長さ60mmから200mmのワイヤ発熱体を用いて、サブクール液体水素の強制流動下における核沸騰限界熱流束を測定した。圧力条件は0.4MPaから臨界圧力よりわずかに低い1.1MPaまでとし、流速をパラメータとして16m/sの範囲まで変化させた。非沸騰域の熱伝達はDittus-Boelter式で予測される値と一致したが、流速が遅い領域では層流と自然対流の影響のため、実験結果は従来の相関式より大きくなった。核沸騰熱伝達は同一圧力条件下では流速に依存しないが、圧力が高くなるにつれて向上した。強制対流下での核沸騰の限界値であるDNB熱流束は円管の場合と同様に低流速域では流速に比例し、高流速域側では、その増加傾向は小さくなった。このしきい値とDNB熱流束の流速依存性はウェーバー数(We)で整理でき、代表長さに加熱等価直径を用いることにより、既に円管で導出したDNB熱流束相関式で実験結果を記述できることを確認した。

口頭

超電導磁気分離技術を用いたセシウム汚染土壌の減容化

秋山 庸子*; 行松 和輝*; 堀江 裕貴*; 三島 史人*; 関山 富男; 三ツ井 誠一郎; 加藤 貢; 西嶋 茂宏*

no journal, , 

福島県内の除染により大量の除去土壌が発生し、中間貯蔵施設にて集中的に保管される。改正日本環境安全事業株式会社法によると、国は中間貯蔵開始後30年以内に県外での最終処分を完了するために必要な措置を講じることとされている。除去土壌の福島県外における最終処分を最適化するには、効果的な処理技術の開発が不可欠である。本研究では、土壌分級により排出されるシルト・粘土懸濁液に対して超電導磁石を用いた高勾配磁気分離を施し、土壌中成分の中でセシウムを強く吸着する常磁性の2:1型粘土鉱物の選択的分離を行うことで、セシウム汚染土壌をさらに分離処理する手法を検討した。土壌の粒度分布に基づく磁気分離シミュレーション及びモデル実験を行い、その結果をもとに福島県内にて実施した実汚染土壌に対する磁気分離実験の結果を報告する。

口頭

Volume reduction of cesium contaminated soil by high gradient magnetic separation using superconducting magnet

西嶋 茂宏*; 行松 和輝*; 堀江 裕貴*; 野村 直希*; 秋山 庸子*; 三島 史人*; 関山 富男; 三ツ井 誠一郎; 加藤 貢

no journal, , 

福島第一原子力発電所事故後、表土剥ぎ取りを中心とした除染作業が行われているが、除染作業に伴って最大2,000万m$$^3$$に及ぶ大量の除去土壌が発生すると試算されている。除去土壌の福島県外における最終処分を最適化するには、効果的な減容技術の開発が必要である。本研究では、湿式の土壌分級により排出されるシルト・粘土懸濁液に対して超電導磁石を用いた高勾配磁気分離を適用し、土壌中成分の中でセシウムを強く吸着する常磁性の2:1型粘土鉱物と雲母の選択的分離を行うことで、セシウム汚染土壌をさらに減容化する手法を検討した。土壌の粒度分布に基づく磁気分離シミュレーション及びモデル実験を行い、その結果をもとに福島県内にて実施した実汚染土壌に対する磁気分離実験の結果を報告する。

口頭

磁気力制御によるCs汚染土壌の減容化

西嶋 茂宏*; 秋山 庸子*; 行松 和輝*; 堀江 裕貴*; 三島 史人*; 関山 富男*; 三ツ井 誠一郎; 加藤 貢

no journal, , 

福島第一原子力発電所事故後、除染作業に伴って大量の除去土壌が発生している。これら除去土壌の福島県外における最終処分を最適化するには、効果的な減容技術の開発が必要である。我々は、セシウムが常磁性の2:1型粘土鉱物に強く収着されるという現象に着目し、湿式土壌分級と磁気分離を組み合わせ、2:1型粘土鉱物を選択的分離することを試みた。本研究では、土壌の粒度分布に基づく2:1型粘土鉱物の磁気分離シミュレーション及びモデル実験を行い、その結果をもとに福島県内にて実汚染土壌に対する磁気分離実験を実施し、実用化に向けての課題を整理した。

口頭

磁気力制御を用いた除去土壌の減容化・再生利用に関する基礎的研究; 有機物処理の検討

堀江 裕貴*; 秋山 庸子*; 三島 史人*; 西嶋 茂宏*; 三ツ井 誠一郎; 梅澤 克洋; 加藤 貢; 岡田 尚; 関山 富男*

no journal, , 

除去土壌の減容・再生利用を目的として、湿式分級と高勾配磁気分離を組み合わせた手法を検討した。本手法は、湿式分級で得られた細粒分の土壌を放射能濃度の高い土壌と低い土壌に分ける手法である。この手法では、常磁性体の2:1型粘土鉱物がセシウムを強固に吸着する一方で、反磁性体の1:1型粘土鉱物がセシウムの吸着量が少ない性質を利用している。しかし、土壌中の腐植質によりこれらの鉱物が凝集体を形成しており、磁気分離による選択的な分離を妨げている。そこで本研究では、環境低負荷である炭酸カリウムを用いて腐植質の分解のための前処理を行い、より選択的に2:1型粘土鉱物を分離できることを確認した。

口頭

磁気分離によるセシウム含有土壌の減容化の研究; 有機物処理の検討

西本 湧希*; 堀江 裕貴*; 秋山 庸子*; 西嶋 茂宏*; 三ツ井 誠一郎; 梅澤 克洋; 加藤 貢; 岡田 尚; 関山 富男*

no journal, , 

福島第一原子力発電所の事故により、放射性セシウムに汚染された多量の土壌が発生した。これらの土壌から線量の高い2:1型粘土鉱物を選択的に分離するため、我々は磁気分離を用いた新しい物理的処理方法を開発した。しかし、土壌中の腐植物質によりこれらの鉱物が凝集体を形成しており、磁気分離による選択的な分別を妨げている。これまでに実施した炭酸カリウムを用いた分散試験によりこれらの凝集体を効率的に分散できることが示されている。そこで本研究では、2:1型粘土鉱物の分離効率の向上に対する炭酸カリウムによる有機物処理の効果を確認した。その結果、炭酸カリウムによる有機物処理と磁気分離の組み合わせによって農地土壌などの有機物含有量の大きい除去土壌を対象とした処理技術の可能性が示唆された。

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