XAFS analysis of ruthenium in simulated iron phosphate radioactive waste glass

岡本 芳浩; 小林 秀和; 塩飽 秀啓; 捧 賢一; 畠山 清司*; 永井 崇之

Journal of Non-Crystalline Solids, 551, p.120393_1 - 120393_8, 2021/01

https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2020.120393

模擬廃液を含有した鉄リン酸ガラス試料におけるルテニウムの化学状態を、X線吸収微細構造(XAFS)およびイメージングXAFSによって調べた。EXAFS分析の結果、30mol%FeO-POベースガラスに、廃棄物成分が10wt.%以下の場合では、ルテニウムがガラス相に含まれることを示唆された。他の試料では、ルテニウムは、主に結晶性RuOとして存在することが確認された。イメージングXAFS分析からは、RuOの析出が確認されたが、全ての試料において、大きさ50m以下の小さいものであった。ホウケイ酸ガラス系で観察されるような、RuOの凝集体は、本研究における鉄リン酸ガラス試料では確認されなかった。

模擬廃棄物含有リン添加ホウケイ酸ガラス試料のXAFS測定(共同研究)

永井 崇之; 小林 秀和; 嶋村 圭介; 大山 孝一; 捧 賢一; 岡本 芳浩; 塩飽 秀啓; 山中 恵介*; 太田 俊明*

JAEA-Research 2018-005, 72 Pages, 2018/09

JAEA-Research-2018-005.pdf:28.2MB

ガラス固化プロセスで製造されるガラス固化体中の原料ガラス成分や廃棄物成分の局所構造は、固化体に含まれる廃棄物成分による影響を受ける。本研究は、リン添加ホウケイ酸ガラスを原料ガラスに用いて模擬廃棄物ガラス試料を作製し、放射光XAFS測定によりガラス成分の軽元素や廃棄物成分の希土類元素等の化学状態及び局所構造を評価した。

ガラス固化プロセス環境における白金族化合物の化学挙動解明

永井 崇之; 秋山 大輔*; 佐藤 修彰*; 捧 賢一

物質・デバイス領域共同研究拠点研究成果報告書(平成28年度)(CD-ROM), 1 Pages, 2017/03

ガラス固化体の製造において、溶融状態の廃棄物ガラスから析出したRuO等の白金属化合物が溶融炉底部に堆積して固化体容器へのガラス流下を阻害する。本研究は、廃液成分であるRhがRuO生成へ与える影響を確認するため、Ru-Rh化合物等を加熱合成して生成物をXRDにより評価した。その結果、廃液に含まれるRhはRuと同様な化学挙動を示し、Ru化合物と類似構造のRh化合物を生成する可能性があることを見出した。

ガラス固化プロセス環境におけるルテニウム化合物の挙動評価

永井 崇之; 佐藤 修彰*; 捧 賢一

物質・デバイス領域共同研究拠点研究成果報告書(平成27年度)(CD-ROM), 2 Pages, 2016/03

使用済核燃料再処理から生じる高レベル放射性廃液は、ガラス固化プロセスでガラス原料と溶融混合され、最終処分体のガラス固化体へ加工される。ガラス固化体を製造するガラス溶融炉内では、廃液に含まれるルテニウム(Ru)が溶融ガラス中に二酸化ルテニウム(RuO)として析出する。このRuOは溶融炉底部に堆積し、固化体容器への溶融ガラスの流下を阻害するため、溶融炉環境におけるRuの反応挙動を理解する必要がある。そこで、ランタン(La)硝酸塩とRu硝酸塩を原料に、硝酸塩の脱硝温度において生成するRu化合物を確認するとともに、Ru-La-Na混合硝酸塩にガラス原料を添加し、Ru化合物の化学形態の変化を追跡した。

示差熱分析(DTA)による廃棄物ガラスの転移温度測定 -高放射性廃液固化研究報告書-

大内 仁; 五十嵐 寛; 河村 和廣; 山田 一夫*; 鈴木 猛; 捧 賢一; 小田倉 誠美

PNC TN8410 97-044, 53 Pages, 1997/03

PNC-TN8410-97-044.pdf:1.36MB

期間1994年6月10月目的高レベルガラス固化体特性評価試験の一環として、CPF及びHTS設置のDTAにより模擬ガラス固化体の転移温度を測定してホット及びコールドの測定データの整合性を確認する。高レベルガラス固化体の熱的安定性を担保するための目的温度として転移温度が有る。この温度領域を越えると結晶化により固化体特性が劣化するので転移温度を把握し固化体温度を転移温度以下で管理する必要がある。一般的な転移温度の測定方法は固化体の熱膨張測定から求める方法であるが,試料の調整上測定が難しいため,簡便な方法としてDTAにより転移温度を測定している。標準試料等を用いて測定条件を合わせた上で模擬廃棄物ガラスを測定した結果以下のことがわかった。(1)TVF標準組成ガラス(PO798)の転移温度は,HTS測定平均値は494(3:8.2),CPF測定平均値は495(3:1. 8),装置間の差は1であった。これによりDTAによるホット及びコールド転移温度測定データが同等であることを確認した。(2)PO798の転移温度は熱膨張曲線から求めた495(3:8.1)でありDTA測定値と良く一致した。(3)DTA測定から求めた高減容模擬ガラス(P1102)の転移温度は,510.52.5(HTS,CPF装置の測定平均値)であった。

セラミック溶融炉による高レベル放射性廃液のガラス固化のプロセス化学に関して:実験室規模による実験

捧 賢一

PNC TN8510 95-002, 351 Pages, 1995/04

PNC-TN8510-95-002.pdf:21.8MB

本書は、ドイツKfKのINEの報告書(独文)を和訳したものである。実験室規模の溶融炉と模擬廃液を用い、合計10回のガラス固化キャンペーンを実施し、運転データの評価と製造したガラスの分析を行った。キャンペーンの大部分において、プロセスの条件下での白金族元素の挙動を研究の主要課題とした。その他に、中レベル/高レベル混合廃液、Ruを含まない高レベル廃液、及びTeを含まない高レベル廃液のガラス固化を試みた。ガラス固化処理オフガスの飛沫同伴、ケイ酸塩融液中での他の分離相の形成、及び添加物であるSi粉末、C粉末の作用を調査した。また、電極材料および溶融槽のセラミック・ライニングの腐食を記録した。溶融数時間以内に、溶融槽中で白金属元素(Ru, Rh, Pd)が、組成と粒径の点でほとんど変化せず、しかもケイ酸塩融液にほとんど溶解しない相を形成することが判明した。底部の傾斜角度が45の溶融槽内のデッド・ゾーンにおいて、流動性のあるこの白金族元素浮遊相は、運転時間が数千時間経過するに連れて沈殿物を形成しながら粗い粒径になった。この沈殿物は移動性に乏しく、沈殿物内部では、導電性のある白金族元素(Pd, Rh, Te合金、Ru(Rh)O2 )が三次元網目構造を形成した。沈殿物中では1200を遙かに越える温度が支配的であった。溶融槽全体の電気抵抗は、キャンペーンの経過に連れて初期値の3035%にまで低下した。底部の傾斜角が60の溶融槽では沈殿物が観察されなかった。電気抵抗の低下はわずか約45%に過ぎなかった。0.7wt%、および1.2wt%のSi粉末を添加することによって、電気抵抗の減少を1015%に抑えられた。

第12回 PNC/KfK 高レベル廃棄物管理会議(1/2)会議(1993年12月7日9日,動燃東海事業所にて開催)-高放射性廃液固化研究報告-

財津 知久*; 吉岡 正弘; 五十嵐 寛; 河村 和広; 捧 賢一; 二村 浩尓; 大内 仁

PNC TN8100 94-002, 104 Pages, 1994/02

PNC-TN8100-94-002.pdf:3.13MB

動燃事業団と独KfKとの間に結ばれている高レベル廃棄物管理における協定の一環として、ガラス固化技術を中心とする廃棄物管理に関する会議が1993年12月7日から9日までの3日間、東海事業所において開催された。KfK側からはドイツにおける廃棄物管理状況、WAK廃液ガラス固化プラントの設計、ガラス溶融炉(K-6'、ESM運転における白金族元素挙動、ガラス溶融炉からオフガスへの元素移行、プロセス運転の制御システム、ガラスレベル検出方法、ガラス固化体品質保証について紹介があった。PNCからはTVFコールド試運転、白金族元素の挙動、熱流動解析、品質保証、新技術の概要等を紹介した。討論における双方の関心は、主にガラス溶融炉運転における白金族元素の挙動および品質保証であった。特にKfK側はTVFの施設および試運転結果に高い関心を示した。また会議の中でKfK一行はTVF施設を見学した。会議では発表に用いたOHP資料および最近の報告書および論文等を交換した。とくにKfKからはK-6'メルタの19901993年の試験結果をまとめた400頁余りの報告書が提供された。

模擬廃棄物含有リン添加ホウケイ酸ガラスの作製及び特性評価

永井 崇之; 小林 秀和; 捧 賢一; 大山 孝一; 佐藤 誠一*; 猪瀬 毅彦*; 畠山 清司*

no journal, , 

P添加ガラス原料に模擬廃液を混合溶融して模擬廃棄物ガラスを作製し、浸出試験による長期化学的安定性を評価した結果、Mo溶出を抑える効果があることを確認した。また、ガラス徐冷時の結晶化挙動等を評価した結果、P添加ガラスの結晶化挙動は現行ガラス組成と同等であることを確認した。

次世代再処理ガラス固化技術基盤研究,37; MA吸着材特性およびガラス化の評価

小藤 博英; 渡部 創; 後藤 一郎; 折内 章男; 竹内 正行; 小林 秀和; 捧 賢一

no journal, , 

マイナーアクチニド(MA)等の分離法として開発を進めている抽出クロマトグラフィにおいて使用する抽出剤含浸吸着材の特性評価及び模擬高放射性廃液元素の吸脱着を行った使用済吸着材のガラス固化体原料としての利用可能性を評価するためのガラス化試験及び化学的安定性の評価を行った。熱分解により発生する可燃性ガスは600Cでの無機化により除去でき、1200C程度で良好にガラス化された。添加する酸化物組成の調整により粘度の低下や均質性の向上が認められた。また元素の浸出特性も良好であり、ガラス固化体原料としての利用が期待できる結果が得られた。

放射性廃棄物の減容化に向けたガラス固化技術の基盤研究事業,2; 吸着ガラスの開発

渡部 創; 小藤 博英; 竹内 正行; 後藤 一郎*; 小林 秀和; 捧 賢一; 大山 孝一

no journal, , 

再処理におけるMA分離回収法として開発している抽出クロマトグラフィ法に関して、候補となる抽出剤を含浸したシリカ担体吸着材によるMA分離特性の評価及びガラス固化に係る技術的検討を行った。CMPO及びHDEHPによりHLLWからMAを分離できること、使用済吸着材が良好にガラス固化できることが評価された。