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論文

Characterization and storage of radioactive zeolite waste

山岸 功; 永石 隆二; 加藤 千明; 森田 圭介; 寺田 敦彦; 上地 優; 日野 竜太郎; 佐藤 博之; 西原 健司; 津幡 靖宏; et al.

Journal of Nuclear Science and Technology, 51(7-8), p.1044 - 1053, 2014/07

 被引用回数:9 パーセンタイル:65.28(Nuclear Science & Technology)

福島第一原子力発電所の放射性塩水の処理で発生した使用済ゼオライト吸着塔の安全保管を目的として、ゼオライト系吸着材Herscheliteの基礎特性を研究し、水素発生及び容器の塩分腐食を評価した。Herschelite試料の水素発生量は、試料の水位と溶存種に依存する。これは、発生した水素が、水面へ拡散移動する過程で、ラジカルにより酸化されるためである。このような水の液深効果を考慮して、海水あるいは純水に浸かったHerscheliteからの水素発生率を評価した。これら基礎特性データを用いて、基準となる崩壊熱504Wの吸着塔内の水素濃度を熱流動解析した。その結果、塔内に残留する洗浄水の有無に係わらず、水素濃度は爆発下限界(4%)に至らないと評価された。吸着塔容器材料であるステンレス鋼SUS316Lの定常腐食電位は、吸収線量率とともに増加したが、Herscheliteを共存させることで増加が抑制された。崩壊熱504Wの吸着塔底部の環境は750Gy/h-60$$^{circ}$$C以下と評価され、20,000ppmCl$$^{-}$$濃度以下では、Herscheliteと接触した316L鋼の局部腐食は直ちに発生しないと考えられる。

論文

Selective removal of cesium ions from wastewater using copper hexacyanoferrate nanofilms in an electrochemical system

Chen, R.*; 田中 寿*; 川本 徹*; 浅井 幸*; 福島 千賀子*; Na, H.*; 栗原 正人*; 渡邉 雅之; 有阪 真; 南川 卓也

Electrochimica Acta, 87, p.119 - 125, 2013/01

 被引用回数:96 パーセンタイル:95.57(Electrochemistry)

銅(II)ヘキサシアノ鉄酸(III)を用いた今までにない電気化学的吸着システムによる廃液からのセシウムの選択的除去法が提案された。このシステムは余分な化学薬品を使用することなく、濾過処理も必要としないセシウムの分離法として利用できる。セシウムの取りこみと脱離は、電気化学的に適当な電位を陽極、陰極間にかけるスイッチングにより制御可能である。バッチ実験の速度論的研究結果は、粒子間拡散方程式によく合致し、急こう配な上昇とそれにつづくプラトーを二段階過程方程式として反映している。他の共存アルカリ金属イオンがあっても、高い分配係数($$K$$$$_{d}$$$$>$$5$$times$$10$$^{5}$$mL/g以上)を与え、効率的なセシウムの除去がpH0.3から9.2までの広い範囲で可能で、放射性廃液処理に有効な方法であると考えられる。

論文

Safe storage of zeolite adsorbents used for treatment of accident-generated water at Fukushima Daiichi Power Station

山岸 功; 永石 隆二; 寺田 敦彦; 上地 優; 加藤 千明; 森田 圭介; 西原 健司; 津幡 靖宏; Ji, W.*; 福島 久志*; et al.

IAEA-CN-211 (Internet), 5 Pages, 2013/01

福島第一原子力発電所事故では、損傷炉心の冷却のために大量の放射性汚染水が発生した。塩水を含む汚染水処理にはゼオライトによるセシウム吸着が適用されたが、使用済ゼオライトは高放射能廃棄物となるため、その安定保管が喫緊の課題である。原子力機構は水処理設備の運転で生じる二次廃棄物管理の研究開発を実施しており、使用済ゼオライトの安定保管に関しては、性状の調査及び現行保管方法の有効性評価を行っている。評価においては、崩壊熱の影響、水の放射線分解による水素発生、塩水に曝された容器の健全性を考慮する必要がある。本発表では、これまでに得られた成果について報告する。

論文

Preparation of a film of copper hexacyanoferrate nanoparticles for electrochemical removal of cesium from radioactive wastewater

Chen, R.*; 田中 寿*; 川本 徹*; 浅井 幸*; 福島 千賀子*; 栗原 正人*; 渡邉 雅之; 有阪 真; 南川 卓也

Electrochemistry Communications, 25, p.23 - 25, 2012/11

 被引用回数:40 パーセンタイル:78.11(Electrochemistry)

初めて水分散性銅ヘキサシアノ鉄酸(CuHCF)インクを合成し、そのナノ粒子を放射性廃液からのセシウムを電気化学的に除去するために、電極上にコートした。セシウムの取りこみは陽極と陰極間の電位スイッチにより制御することができた。広いpH範囲(0.2-8.9)で効率的にセシウムの除去が可能であり、放射性廃液処理に有効な方法であることを示唆している。合成されたCuHCFナノ粒子は、簡易印刷法と同様、簡便かつ一様に電極上に湿式コートされるため、低予算でパターンやサイズを実現可能である。これは、大きなサイズの吸着電極をカラム中に作製することで、放射性廃棄物からのセシウムの除去において、連続除去、リサイクル可能な分離法を提示することができることを示している。

論文

Clustering phenomena in nuclear matter below the saturation density

竹本 宏輝*; 福島 昌宏; 千葉 敏; 堀内 昶*; 赤石 義紀*; 東崎 昭弘*

Physical Review C, 69(3), p.035802_1 - 035802_9, 2004/03

 被引用回数:29 パーセンタイル:82.32(Physics, Nuclear)

ブロッホ関数の方法を用いて飽和密度以下の核物質の密度揺らぎについて研究した。この手法は、低密度で孤立したクラスターが存在する状態と、高密度の一様物質までを統一した記述が可能であることに特徴がある。この特徴を生かして対称核物質の$$alpha$$及び$$^{16}$$Oクラスターによる密度揺らぎと、非対称核物質における$$^{10}$$Heクラスターによる密度揺らぎを考察した。これらのクラスターによる密度揺らぎが飽和密度の1/5$$sim$$2/5程度の密度以下で現れることを見いだした。

口頭

ヘキサシアノ鉄酸金属塩ナノ粒子インクを用いた電気化学的セシウム回収

田中 寿*; 川本 徹*; 浅井 幸*; 福島 千賀子*; 栗原 正人*; 有阪 真; 南川 卓也; 渡邉 雅之

no journal, , 

放射性廃液の中に含まれるセシウムイオンをヘキサシアノ鉄酸金属塩のナノ粒子インクより作製した電極を用いて電気化学的に吸着/脱離のコントロールを行う。これにより繰り返し利用のできるコンパクトで高効率のセシウムイオンの回収システムの開発について報告する。

口頭

ヘキサシアノ鉄酸銅錯体を用いた電気化学的セシウム回収の効率化

田中 寿*; 浅井 幸*; 福島 千賀子*; 川本 徹*; 栗原 正人*; 有阪 真; 南川 卓也; 渡邉 雅之

no journal, , 

ヘキサシアノ鉄酸銅錯体は電気化学的に酸化還元することで、セシウムを繰り返し吸着脱離することができる材料である。われわれはヘキサシアノ鉄酸銅錯体を金属電極上に製膜した薄膜電極でその性能評価を行い、またこの電極の効率を上げるべく、吸着材の厚膜化などを試みた。ヘキサシアノ鉄酸銅錯体の電気化学的吸着性能として、4サイクルで約90%のセシウムを吸着できることを明らかにした。厚膜化することにより、電気化学的な効率が50倍向上することを見いだした。

口頭

愛子産モルデナイト及びハーシュライトの熱伝導率

Ji, W.*; 福島 久志*; 佐藤 正知*; 小崎 完*; 山岸 功; 西原 健司

no journal, , 

福島第一原子力発電所汚染水の浄化過程で、セシウム等の吸着に用いられる2種類のゼオライトの有効熱伝導率を径方向定常熱流法により測定した。その結果、両試料の有効熱伝導率は乾燥空気の4から6倍程度しかないことがわかった。

口頭

ゼオライト含有セメント固化体の熱伝導率

福島 久志*; Ji, W.*; 佐藤 正知*; 小崎 完*; 山岸 功; 西原 健司

no journal, , 

ゼオライト含有セメント固化体の熱伝導率を測定し、200Lドラム缶を用いてセシウム吸着ゼオライトのセメント固化体を貯蔵する場合について温度分布評価を試みた。その結果、セメント固化体の熱伝導率は0.9W/mK程度と無筋コンクリートと比べて3分の1程度であるが、200Lドラム缶を用いて貯蔵する場合の中心温度は制限値の80$$^{circ}$$Cを下回り、熱的側面からはセメント固化の可能性を期待できることがわかった。

口頭

ヘキサシアノ鉄酸金属錯体を用いた電気化学的セシウム吸脱着条件の検討

田中 寿*; Chen, R.*; 福島 千賀子*; Na, H.*; 浅井 幸*; 川本 徹*; 栗原 正人*; 有阪 真; 南川 卓也; 渡邉 雅之

no journal, , 

ヘキサシアノ鉄酸金属錯体は電気化学的に酸化還元することで、セシウムを繰り返し吸着脱離することができる材料である。これをナノ粒子化したインクを用いて金属電極上に製膜した薄膜電極を開発した。その電気化学的吸着脱離条件について、特に酸性雰囲気下,複数イオン共存下の特性について報告する。

口頭

ヘリウム雰囲気と真空中での粒子状ゼオライト熱伝導率

Ji, W.*; 福島 久志*; 佐藤 正知*; 渡辺 直子*; 小崎 完*; 山岸 功; 西原 健司; 寺田 敦彦

no journal, , 

福島第一原子力発電所の放射性滞留水処理で発生する廃ゼオライト性状調査のうち、ゼオライトの熱特性を調べるため、粒状ハーシュライトを用いて、ヘリウムガス雰囲気及び真空中における有効熱伝導率を径方向定常熱量法で測定した。1気圧のヘリウム雰囲気におけるハーシュライトの有効熱伝導率は、乾燥空気中における熱伝導率に比べて2倍以上大きく、ゼオライト粒子の間隙ガスの寄与が重要であることがわかった。

口頭

セシウム吸着ゼオライト・セメント固化体の処分

福島 久志*; 佐藤 正知*; 渡辺 直子*; 小崎 完*; 山岸 功; 西原 健司

no journal, , 

福島原子力発電所事故の汚染水処理で生じるセシウム吸着ゼオライトのセメント固化を想定し、2次元熱伝導を解析した。200Lドラム缶固化体を坑道内に連続して横置処分する場合、70cmの緩衝材を周囲に配置すると中心温度が5$$^{circ}$$C上昇する。4缶1組のパッケージで処分する場合、さらに10$$^{circ}$$C程度高くなるという結果が得られた。集積処分,貯蔵期間等の影響についても報告する。

口頭

ヘキサシアノ鉄酸銅錯体ナノ粒子吸着電極に対する共存イオンの影響

田中 寿*; Chen, R.*; 浅井 幸*; 福島 千賀子*; 川本 徹*; 石崎 学*; 栗原 正人*; 有阪 真; 南川 卓也; 渡邉 雅之

no journal, , 

Csの吸着材料としてよく知られているヘキサシアノ鉄酸金属錯体塩(MHCF)を新たにナノ粒子インク化することで加工性を高め、ユーザビリティに優れた材料としての応用を進めてきた。このインク化MHCFを用いて、選択的Cs分離回収を電気的にかつ繰り返し行うことのできるシステムの構築を目指している。今回の報告では、その電気化学的吸着脱離条件について、特に複数イオン共存下の特性について報告する。

口頭

Compact Cs separation by electrochemical adsorption/desorption using copper hexacyanoferrate film in a column system

Chen, R.*; 田中 寿*; 福島 千賀子*; 浅井 幸*; 川本 徹*; 栗原 正人*; 石崎 学*; 有阪 真; 南川 卓也; 渡邉 雅之

no journal, , 

ヘキサシアノ鉄酸遷移金属化合物(MHCFs)は、選択性と高い吸着容量により優秀なイオン交換体として知られている。CuHCF$$^{III}$$はアルカリ金属イオン特にセシウムの分離において放射性廃棄物からの分離に利用されてきた。これまでCuHCF$$^{III}$$ナノ粒子を電極材料上に被覆した電極をカラムシステム中に組み込むことでセシウムの電気化学的除去が可能な簡便な方法の開発を行ってきた。本研究では、カラム試験において連続的に放射性セシウムを分離できることを示す。

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