水蒸気改質処理試験装置における主反応器耐火材の補修効果確認試験

木島 惇; 小山 勇人; 大和田 光宏; 萩原 正義; 青柳 義孝

JAEA-Technology 2022-012, 14 Pages, 2022/07

JAEA-Technology-2022-012.pdf:1.51MB

過去の技術開発過程において発生した大量の難処理性有機廃液の処理については、処理設備の腐食やフィルタの閉塞を引き起こす等の理由により焼却処理が適さないことから、それら廃液の処理技術として、平成17年度から水蒸気改質処理法とその処理装置の開発を実施している。処理装置の重要な構成要素である主反応器は内部が非常に高温となるため、主反応器外筒の内面に耐火材が施されているが、令和2年にこの耐火材の内表面全域に経年劣化によるひび割れや表層剥離を確認したため、令和3年度に主反応器全体を更新した。一方、この主反応器内面表層のひび割れや表層剥離について補修が可能であれば、今後主反応器全体を更新する必要は無くなると共に、これまで使用していた主反応器も廃棄することなく、補修を行った後、予備品として再使用できる。そこで、主反応器を更新する前に、劣化した耐火材表面を2種類の補修材候補を用いて補修し、実際の有機系廃棄物を模擬した試料の燃焼試験を実施し、それぞれの補修材の有効性を評価した。模擬燃焼試験後において、補修材候補のうち1種について剥落や剥離及びひび割れがなかったこと、補修材が脆化することなく、耐火材と強固に密着していたこと、補修箇所の主反応器外筒の表面温度が設計温度上限を超過しなかったことから、補修材を用いた主反応器の補修は十分可能であると結論付けた。

Steam-assisted pyrolysis system for decontamination and volume reduction of radioactive organic waste

佐々木 紀樹; 曽根 智之; 小山 勇人; 山口 大美

Journal of Nuclear Science and Technology, 46(3), p.232 - 238, 2009/03

https://doi.org/10.3327/jnst.46.232

実証規模の水蒸気アシスト熱分解試験装置による日本原子力研究開発機構に保管されている有機ハロゲン廃棄物の模擬廃棄物及びウランで汚染された廃TBP/n-ドデカンの処理試験を実施した。水蒸気アシスト熱分解試験装置は、焼却によって多量の酸類を発生し焼却炉に大きな損傷を与える有機廃棄物を処理するために設計されており、ガス化装置内で熱分解と水蒸気改質により放射性核種との分離を行うガス化プロセスと腐食防止のために液中燃焼型の反応装置において加熱空気による酸化分解を行う分解プロセスから構成されている。廃棄物は、処理によって98%から99.4%の重量が減少し、酸類による問題は発生しなかった。ほぼすべてのウランがガス化装置内に保持され、2次廃棄物である廃水のウラン濃度は、中和処理のみで環境へ放出できる低い濃度であった。

焼却灰中セルロースの分析方法の開発

小山 勇人; 青山 佳男; 曽根 智之; 原口 正博; 中澤 修

no journal, , 

未燃セルロースを含む焼却灰をセメント固化法により廃棄体化する場合、セルロースが放射性核種の環境への移行を促進させるイソサッカリン酸へと変化する可能性がある。したがって、廃棄体の品質保証上、焼却灰中のセルロース含有量をあらかじめ確認する必要がある。しかし、焼却灰には一般的な有機物分析法において妨害物質となる種々の成分が含まれており焼却灰中のセルロースの分析は困難であるため、標準的な分析法は確立されていない。そこで、焼却灰中のセルロースを抽出し、抽出したセルロースをフーリエ変換-赤外分光法(FT-IR)で定量することで、焼却灰中のセルロース量を求める方法について検討を行った。本件では、焼却灰からセルロースを抽出するため、セルロースを含まない実際の焼却灰(炉底灰)に対して約0.5%相当のセルロースを添加した試料を調製してセルロースの抽出を行い、回収率を確認した。そして、高い極性のイオン結合をもちながら常温で液体であるイオン液体をセルロース抽出の溶媒として用い、FT-IRにて抽出物のセルロース量を定量したところ添加したセルロースの約80%が回収され、本手法によって焼却灰中のセルロースの定量分析が可能であることを確認した。

ハロゲン酸を用いない分析前処理手法の開発

清水 恒輝; 小山 勇人; 青山 佳男

no journal, , 

廃止措置、廃棄体化の業務において、核燃料施設から発生する固体廃棄物の分析データの蓄積は不可欠である。しかし、固体廃棄物の分析前処理法として実施する試料の溶解には、HFやHClなどのハロゲン酸を用いた酸分解が行われているが、ハロゲン酸は金属に対する腐食作用が強く、ダクト、配管等に腐食が発生するため、固体の分析試料を取り扱える施設が制限されている。これらの問題を解決するため、ハロゲン酸を用いない固体廃棄物試料の溶解法の開発を行う。本試験では廃止措置で大量に発生するコンクリートの完全溶解を目的に、一般に難溶解で知られる二酸化ケイ素とコンクリート試料を対象に、酸溶解試験を行った。その結果、二酸化ケイ素については強リン酸を用いることで溶解する傾向が見られた。しかし、コンクリートを強リン酸で酸溶解するとリン酸カルシウムが沈殿し、コンクリートを前処理する必要であることを確認した。コンクリートを硝酸で前処理し得られた残渣を対象に強リン酸で酸溶解を行った結果、強リン酸を用いることで、残渣を溶解することを確認したため、コンクリートの全量溶解への見通しを得た。

難処理性有機液体廃棄物処理のための水蒸気改質処理技術開発,2; 水蒸気改質処理試験装置主反応器内面の炉材補修工法の適用性確認

木島 惇; 小山 勇人; 大和田 光宏; 柴田 淳広

no journal, , 

ウランで汚染された難処理性有機廃液の処理技術として、水蒸気改質処理法とその装置の開発を進めている。処理装置の主要構成要素である主反応器は内面に耐火材が施されているが、経年劣化により耐火材表層のひび割れや剥離が生じることを確認している。この耐火材表層のひび割れや剥離について、主反応器全体を更新することなく経年劣化箇所を補修できれば、本処理装置の保守コスト及び発生廃棄物量低減に寄与できる。そこで、実際に劣化した耐火材表層を2種類の補修工法により補修し、水蒸気改質処理を考慮した燃焼条件で燃焼試験を実施し、それぞれの補修工法の適用性を評価した。結果として、補修材候補のうちリン酸塩耐火物について剥落やひび割れがなかったこと、補修材が脆化することなく、耐火材と強固に密着していたことから、補修材を用いた主反応器の補修は可能と結論付けた。