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報告書

幌延深地層研究計画におけるPB-V01孔を利用した原位置透水試験

佐俣 洋一; 岩田 樹哉*; 石井 英一

JAEA-Data/Code 2019-008, 19 Pages, 2019/09

JAEA-Data-Code-2019-008.pdf:2.82MB
JAEA-Data-Code-2019-008-appendix(CD-ROM).zip:1.38MB

幌延深地層研究計画においては、地下施設周辺のボーリング孔に設置した水圧モニタリング装置を用いて地下施設建設が水圧に及ぼす影響を観測している。PB-V01孔では、2008年10月から水圧観測を開始したが、現在では当時と比較して水圧が最大3MPa程度低下している。本報では、この水圧低下が岩盤の透水性に与える影響を評価するために、同孔内に設置された長期水圧モニタリング装置を用いた原位置透水試験を実施した結果を取りまとめた。

口頭

低放射性リン酸廃液安定化処理に関する基礎研究; リン酸塩の不溶化に関する試験

岩田 将幸*; 下川 鉱資*; 新井 剛*; 永山 勝久*; 鈴木 達也*; 堀口 賢一; 菅谷 篤志

no journal, , 

東海再処理施設では、低放射性廃液をセメントで廃棄体化するための技術開発を実施している。廃溶媒処理技術開発施設から発生するリン酸廃液は、リン酸二水素ナトリウムを主成分とするpH4程度の酸性である。セメント固化を行うためには中性からpH14程度に中和する必要があり中和の結果生成する塩の形態によっては、含水塩による混練水不足やカルシウム成分への結合の影響でセメント固化不良の原因となる。今回は、不溶化剤注入によるリン酸の固定化について検討したので報告する。

口頭

低放射性リン酸廃液安定化処理に関する基礎研究; リン酸塩の不溶化に関する試験

岩田 将幸*; 下川 鉱資*; 新井 剛*; 永山 勝久*; 鈴木 達也*; 堀口 賢一; 菅谷 篤志

no journal, , 

東海再処理施設で発生する廃溶媒は、廃TBPとドデカンに分離する工程においてリン酸を主成分とする低放射性廃液が発生する。本廃液は、水酸化ナトリウムによるpH調整後、セメント固化処理に資することが想定されている。これまでの試験においてリン酸イオンを含む廃液は、含水塩化やセメント成分へのリン酸イオンの収着によりセメント硬化反応を大きく阻害することが示唆された。そこで、本研究では低放射性廃液中のリン酸イオンの不溶化について基礎的な検討を行ったので報告する。

口頭

低放射性廃液の安定化処理に関する基礎研究; 鉄リン酸ガラス固化に関する試験

岩田 将幸*; 新井 剛*; 永山 勝久*; 鈴木 達也*; 堀口 賢一; 菅谷 篤志

no journal, , 

再処理施設から発生する低放射性廃液は、高濃度の硝酸ナトリウムを含有している。硝酸ナトリウムは、廃棄体埋設時の環境規制物質となる硝酸性窒素に該当するため、硝酸根を分解する技術開発が進められている。本研究では、廃棄物を高充填できる特徴を持つ、鉄リン酸ガラス固化法が、硝酸ナトリウムを含む低放射性廃液固化へ適用できるか確認するため、鉄リン酸ガラスの作製条件及び硝酸ナトリウムの最大充填量などの基礎的な検討を行ったので報告する。

口頭

低放射性廃液の安定化処理に関する基礎試験; Naの分離除去に関する試験

岡留 善裕*; 小林 篤史*; 新井 剛*; 岩田 将幸*; 鈴木 達也*; 堀口 賢一; 菅谷 篤志

no journal, , 

東海再処理施設から発生する低放射性廃液のうちアルカリ性廃液では、多含されるNaが、廃液中の非放射性金属元素の分析を妨害する。そこで本研究では、Naを無機イオン交換体によって吸着除去し、吸着させた無機イオン交換体をセラミックス化する技術について基礎的な検討を行った。Naの吸着材として、無機陽イオン交換体であるIXE-100(Zr系), IXE-300(Sb系)を用いた。静的吸着試験は、所定濃度のNaを含む溶液下でバッチ式吸着試験を行った。溶液中のNa濃度は、原子吸光光度計により定量分析に資した。また、セラミックス固化体は、Naを吸着させた吸着材を焼結することで作製した。Naの吸着試験の結果、いずれの吸着材でもNaの吸着はLangmuir吸着等温式において良好な相関が得られた。また、IXE-100の方が大きな最大吸着量となった。セラミックス試験の結果、IXE-300にNaを吸着させて焼結したものは、無水アンチモン酸ナトリウムとしてナトリウムが安定化されることが確認された。本会では、無機イオン交換体によるNaの詳細な吸着挙動,焼結で生成した化合物の同定について検討したので報告する。

口頭

鉄リン酸マトリックスによる低放射性廃液の処理プロセスに関する研究

岩田 将幸*; 岡留 善裕*; 新井 剛*; 永山 勝久*; 鈴木 達也*; 堀口 賢一; 菅谷 篤志

no journal, , 

再処理施設から発生する低放射性廃液は、高濃度の硝酸ナトリウムを含有している。硝酸ナトリウムは、廃棄体埋設時の環境規制物質となる硝酸性窒素に該当するため、硝酸根を分解する技術開発が進められている。本研究では、廃棄物を高充填できる特徴を持つ、鉄リン酸ガラス固化法が、硝酸ナトリウムを含む低放射性廃液固化へ適用できるか確認するため、鉄リン酸ガラスの作製条件及び硝酸ナトリウムの最大充填量などの基礎的な検討を行ったので報告する。

口頭

無機イオン交換体を用いた低放射性廃液からのナトリウムの分離及び安定化に関する研究

岡留 善裕*; 岩田 将幸*; 新井 剛*; 永山 勝久*; 鈴木 達也*; 堀口 賢一; 菅谷 篤志

no journal, , 

東海再処理施設から発生する低放射性廃液のうちアルカリ性廃液では、多含されるナトリウムが、廃液中の非放射性金属元素の分析を妨害し分析精度を悪化させる原因となる。そこで本研究では、ナトリウムを無機イオン交換体により吸着除去することを目的とした基礎試験を実施した。無機イオン交換体は、東亜合成製無機陽イオン交換体(IXE-100, IXE-300)を用いた。各イオン交換体についてバッチ式の吸着試験を実施し、試験結果から、ナトリウム吸着の依存性,吸着経時変化を確認し、さらに吸着等温曲線を作成した。以上の結果からIXE-300を用いることで、廃液中からナトリウムを選択的に吸着除去できる可能性が示唆された。吸着後のイオン交換体は、焼結することで吸着したナトリウムを骨格内に取り込めることを確認した。これにより、無機イオン交換体に吸着したナトリウムを安定に固定し環境への浸出を抑制できる可能性が示唆された。

口頭

無機イオン交換体を用いた低放射性廃液からのナトリウムの分離及び安定化に関する研究

岡留 善裕*; 岩田 将幸*; 新井 剛*; 永山 勝久*; 鈴木 達也*; 堀口 賢一; 菅谷 篤志

no journal, , 

東海再処理施設から発生する低放射性廃液のうちアルカリ性廃液では多量に含まれるNaが、廃液中の非放射性金属元素の化学分析を妨害する。そこで本研究では、Naを無機イオン交換体によって吸着除去し、吸着させた無機イオン交換体をセラミックス化する検討を行った。Naの吸着材として、無機陽イオン交換体であるIXE-100(Zr系)、IXE-300(Sb系)を用いた。静的吸着試験は、所定濃度のNaを含む溶液下でバッチ式吸着試験を行った。またセラミックス固化体は、Naを吸着させた吸着材を焼結することで作製した。Naの吸着試験の結果、いずれの吸着材でもNaの吸着は、langmuir吸着等温式によって良好な相関が得られた。また、分離係数を比較したところ、IXE-300が優位であった。セラミックス化試験の結果、IXE-300にNaを吸着させて焼結したものは、無水アンチモン酸ナトリウムとしてナトリウムが安定化されることが確認された。

口頭

鉄リン酸ガラスによる低放射性廃液固化に関する基礎研究

岩田 将幸*; 岡留 善裕*; 新井 剛*; 永山 勝久*; 鈴木 達也*; 堀口 賢一; 菅谷 篤志

no journal, , 

再処理施設から発生する低放射性廃液は、高濃度の硝酸ナトリウムを含有している。硝酸ナトリウムは、廃棄体埋設時の環境規制物質となる硝酸性窒素に該当するため、硝酸根を分解する技術開発が進められている。本件級では、廃棄物を高充填できる特徴を持つ、鉄リン酸ガラス固化法が硝酸ナトリウムを含む低放射性廃液固化へ適用できるか確認するため、鉄リン酸ガラスの作製条件及び硝酸ナトリウムの最大充填量などの基礎的な検討を行ったので報告する。

口頭

鉄リン酸ガラスによる低放射性廃液固化に関する基礎研究

岩田 将幸*; 齋藤 照仁*; 新井 剛*; 永山 勝久*; 鈴木 達也*; 堀口 賢一; 菅谷 篤志

no journal, , 

再処理施設から発生する硝酸ナトリウムを含む廃液の固化方法として、鉄リン酸ガラス固化に関する基礎試験を実施した。本会では、鉄リン酸ガラスの最適組成,ナトリウム最大充填率などの固化体の基本特性について報告する。鉄リン酸ガラスの最適組成確認として、Fe:Pを変化させて溶融試験に資した。その結果、Fe:P=1.0:1.5の試料でXRD回折ピークからアモルファス化していることが確認された。この結果から、Fe:P=1.0:1.5の付近が最適な組成であることが示唆された。この組成を用いて硝酸ナトリウム添加試験を実施した。硝酸ナトリウム添加量は、Fe:Pに対しNaモル比Fe:P:Na=1.0:1.5:xとした。Fe:P:Na=1.0:1.5:1.0の試料はXRD回折ピークからアモルファス化していることが確認された。Naは、マトリックス骨格の一部となっている、もしくは骨格の隙間に進入していると考えられる。当該試料をEDXによる元素マッピングを行ったところ、Fe, P, Naに同様の分布傾向があり、局所的な結晶の析出は確認されなかった。

口頭

低レベル放射性廃液中のリン酸不溶化の最適化に関する研究

齋藤 照仁*; 新井 剛*; 岩田 将幸*; 鈴木 達也*; 堀口 賢一; 菅谷 篤志

no journal, , 

本研究では、再処理施設から発生する低放射性廃液の一種である、リン酸廃液をセメント固化処理する際の前処理方法について検討した。リン酸廃液に含まれるリン酸イオンは、セメント水和反応の阻害及びセメント成分への吸着を引き起こす。その結果、セメント固化体中への廃棄物充填率が低下する問題がある。そのため、リン酸廃液中のリン酸イオンの安定化処理を行う必要があり、水酸化カルシウムにより不溶化を検討した。本発表では、リン酸イオン不溶化反応機構の解明及び生成するリン酸カルシウムの生成条件の検討結果を報告する。水酸化カルシウム添加量としてCa/P(モル比)を変化させて、pH及び沈殿率を確認したところ、Ca/P=2.0でリン酸イオンが全沈殿し、そのときの溶液pHは13.5であった。また、Ca/P=0.75を境に沈殿率及びpHが大きく変化した。Ca/P$$<$$0.75では、生成物はハイドロキシアパタイト(HAp)でありCa/P=0.5ではHApの前駆体の生成が確認された。HApは骨や歯のエナメル質の主成分であり、安定な物質であることから、セメント固化への影響は少ないと考えられる。

口頭

鉄リン酸ガラスを用いたNa高含有低レベル放射性廃液の固定化に関する研究

岩田 将幸*; 齋藤 照仁*; 新井 剛*; 永山 勝久*; 鈴木 達也*; 堀口 賢一; 菅谷 篤志

no journal, , 

再処理施設から発生する低放射性廃液には、高濃度の硝酸ナトリウムを含む廃液がある。硝酸ナトリウムは、環境規制物質である硝酸性窒素に該当するため、硝酸イオンを分解する技術開発が実施されている。本件では、硝酸根を熱分解でき、かつ廃液を固化できる方法として鉄リン酸ガラス固化法に着目し、鉄リン酸ガラス固化体の作製条件及び浸出挙動等の基礎的な研究を行った。実験方法として、まず固化条件の検討を行うために、酸化鉄,リン酸二水素アンモニウム,硝酸ナトリウムを各比率で混合し、さらにマッフル炉で溶融することにより固体サンプルを得た。得られた試料を直方体形状に成形し浸漬試験に供した。浸漬液は蒸留水、雰囲気温度は常温、浸漬日数は28日間で行った。固化試験結果から、ナトリウムの最大充填率はモル比でFe:P:Na=1.0:1.5:1.0であることが確認された。また浸漬試験の結果から、骨格を形成する鉄,リンさらに廃棄物であるナトリウムの浸出は遅く、固化体内部からの各元素の拡散は、極めて遅いことが示唆された。

口頭

イミノ二酢酸樹脂を用いた低レベル放射性廃液の分析精度向上技術に関する研究

岡留 善裕*; 齋藤 照仁*; 岩田 将幸*; 新井 剛*; 永山 勝久*; 鈴木 達也*; 堀口 賢一; 菅谷 篤志

no journal, , 

東海再処理施設から発生する低放射性廃液のうちアルカリ性廃液では、多含されるナトリウムイオンが廃液中の非放射性金属元素の分析を妨害する。そこで本研究では、イミノ二酢酸樹脂を用いてナトリウムイオンと分析対象である金属元素を分離し、分析を可能とする前処理技術について基礎的な検討を行った。吸着剤には、市販のイミノ二酢酸樹脂であるMuromacOT-71を用いた。試験は、バッチ式吸着試験及びカラム試験を実施した。その結果から各金属元素の飽和吸着量,吸着種の溶離挙動及び回収率を検討した。ナトリウムイオンは、pH3$$sim$$13の範囲では吸着しないことを確認した。また、アルミニウムイオン,カルシウムイオン,マグネシウムイオンはpH4で吸着したことから、廃液からナトリウムイオンと他の金属元素を良好に群分離可能であると考える。ついでMuromacOT-71に吸着種の溶離試験を実施した。0.1M硝酸水溶液を通液することで、直ちにいずれの元素も溶離した。本試験結果より、MuromacOT-71を用いた前処理を行うことで実廃液の分析が可能になることが示唆された。

口頭

リン酸イオン不溶化による低レベル放射性廃液処理に関する研究

齋藤 照仁*; 岡留 善裕*; 岩田 将幸*; 永山 勝久*; 新井 剛*; 鈴木 達也*; 堀口 賢一; 菅谷 篤志

no journal, , 

低レベル放射性廃液であるリン酸廃液に多含するリン酸イオンは、セメント固化反応を阻害し充填率の低下を引き起こす。そのため、現在リン酸イオンの不溶化処理が検討されている。本研究では、リン酸イオン不溶化の反応機構の解明及びセメント固化法の適用を可能にするための沈殿物の生成条件の検討を行った。本試験では、模擬リン酸廃液は、NaH2PO4を400g・dm-3に溶解したものを用いた。沈殿剤は、水酸化カルシウムを用いた。試験は、反応槽温度を25$$^{circ}$$C, 40$$^{circ}$$C, 80$$^{circ}$$Cとし、撹拌速度を600rpmに設定した撹拌槽中の模擬リン酸廃液に、沈殿剤を10分ごとに所定量添加し実施した。各試験温度の全沈殿時の沈殿物の結晶構造解析の結果から、いずれの試験温度においても沈殿物は、ハイドロキシアパタイト(HAp)と残存した水酸化カルシウムであった。また、試験を高温で行うほどHApのピークが強く現れた。これは、高温であるほど結晶化が促進し、安定な構造を有する結晶が生成したためと考える。よって、水酸化カルシウムによるリン酸イオン不溶化反応は、安定物質であるHApが生成する反応であり、より高温で行うことが望ましいと考える。

口頭

鉄リン酸ガラスを用いたNa高含有低レベル放射性廃液の固定化に関する研究

齋藤 照仁*; 岩田 将幸*; 佐藤 隼人*; 新井 剛*; 永山 勝久*; 鈴木 達也*; 堀口 賢一; 菅谷 篤志

no journal, , 

再処理施設から発生する硝酸ナトリウムを含む廃液の固化方法として、鉄リン酸ガラス固化に関する基礎試験を実施した。本報告では、固化体作製時の温度条件,夾雑元素が固化体に与える影響、長時間の浸漬試験による固化体性能評価について報告する。鉄リン酸ガラスを作製するためには、980$$^{circ}$$C以上の溶融温度で3.0h以上の保持時間が必要である。共雑元素の影響評価試験では、特にCrの影響が大きく、ガラス転移温度の上昇により、溶融温度を1100$$^{circ}$$Cまで上げなければならないことを確認した。鉄リン酸ガラス固化体の浸出特性は、セメント固化体と比較すると極めて良好であり、約1年間の浸漬試験結果では、安定な保持性能を有することを確認した。

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