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as the dominant sludge constituent generated from the treatment of water used for cooling the stricken power reactors天本 一平; 小林 秀和; 横澤 拓磨; 山下 照雄; 永井 崇之; 北村 直登*; 武部 博倫*; 三田村 直樹*; 都築 達也*
Proceedings of the ASME 2013 15th International Conference on Environmental Remediation and Radioactive Waste Management (ICEM2013) (CD-ROM), 8 Pages, 2013/09
東日本大震災で被災した原子炉の冷却に使用している大量の水は、放射性物質で汚染しているため、汚染水の浄化方法や浄化によって発生した廃棄物の安定化法について、国内でさまざまな取り組みがなされている。ここでは、発生した廃棄物の中、BaSOを主成分とするスラッジを対象として、鉄リン酸ガラスを媒体として、スラッジの廃棄体化について検討を行っている。これまでの研究の結果、ストロンチウム核種を含有するBaSOスラッジの廃棄体化に鉄リン酸塩ガラスが十分に機能することが判明した。
小林 秀和; 天本 一平; 横澤 拓磨; 山下 照雄; 永井 崇之; 北村 直登*; 武部 博倫*; 三田村 直樹*; 都築 達也*
Proceedings of the ASME 2013 15th International Conference on Environmental Remediation and Radioactive Waste Management (ICEM2013) (CD-ROM), 6 Pages, 2013/09
福島第一原子力発電所での汚染水処理により生じたスラッジの廃棄体化候補技術として、鉄リン酸塩ガラス(IPG)媒体による固化法の適用性を検討している。本報では、スラッジに含まれる海水成分であるNaClのIPG媒体への充填挙動及びガラス物性を評価するため、100g規模の基礎試験を行った。試験の結果、IPG媒体に対してNa
O及びClを約19及び15mol%まで充填できた。NaCl成分の充填によりガラスの架橋構造の分断が生じることで、ガラス転移温度及び結晶化開始温度が低下する傾向が認められた。化学的耐久性については、FeO
濃度が高いIPG媒体を用いることでホウケイ酸塩系の高レベルガラスの1/10程度の浸出速度となることがわかった。
加藤 淳也; 三浦 昭彦; 塩月 正雄; 山下 照雄
no journal, ,
高レベル放射性廃液のガラス固化溶融炉の長寿命化の検討のため、電極に使用する金属材料の静的な侵食試験を実施し、溶融ガラスに対する侵食速度を測定するとともに、SEM/EDXにより観察及び分析を行った。この結果、長寿命ガラス固化溶融炉用電極材料として、INCONEL600系ニッケル合金であるNCF690及びNi-Cr-Co系合金であるRS311は、緻密な酸化クロム層を形成しており耐侵食性に優れていることを確認した。
宮内 厚志; 中島 正義; 守川 洋; 正木 敏夫; 小林 秀和; 山下 照雄; 駒嶺 哲*; 越智 英治*
no journal, ,
溶融ガラス中の白金族元素(Ru,Pd,Rh)は、ほぼ全量が析出した状態で存在し、ガラス溶融炉内では沈降・堆積することでガラスの粘性を変化させ、ガラスの流下性に影響を与える。今後のガラス溶融炉運転で想定される高温保持運転の許容範囲を評価するために、本研究では模擬ガラス試料を用いた実験室規模の高温保持試験を行い、白金族元素の沈降状態及び濃度変化と溶融ガラスの粘性変化を評価した。
中島 正義; 三浦 昭彦; 山下 照雄; 堺 公明; 塩月 正雄; 川原 仁志*; 佐藤 暁拓*
no journal, ,
東海再処理施設で高レベル放射性廃液を固化処理しているガラス固化溶融炉の炉内状態及び運転挙動を把握するとともに、次世代炉の開発・設計を支援することを目的として解析シミュレーションシステムを開発した。本システムは電場,熱流動,粒子挙動を連成解析するもので、既存の熱流動解析ソフトをベースに電場解析機能及び粒子挙動解析機能を付加し、物性の温度等への依存性,溶融炉固有の熱バランスモデル等を取り入れてカスタマイズしたものである。本発表では、解析機能で用いた手法等について報告する。
大枝 幹拓; 中島 正義; 三浦 昭彦; 山下 照雄; 塩月 正雄
no journal, ,
長寿命ガラス固化溶融炉の炉形状の選定に資するため、溶融炉ガラスに含まれる不溶解性粒子の挙動と流下操作による抜き出し性能について、開発中のシミュレーションコードに粒子濃度等に伴うガラス粘性係数の変化を反映させる機能を付加し、解析的に比較評価を行った。
山下 照雄; 正木 敏夫; 塩月 正雄; 山崎 晶登*; 伊藤 俊行*; 大野 勇*; 松本 史朗*
no journal, ,
高レベル放射性廃液のガラス固化溶融炉の長寿命化を図る技術的方策を検討し、それらを具体化した候補炉形式の基本機能を解析等により比較評価することにより、主候補となる炉形式を絞り込んだ。
守川 洋; 宮内 厚志; 中島 正義; 大山 孝一; 山下 照雄; 駒嶺 哲*; 越智 英治*
no journal, ,
白金族元素(Ru,Rh,Pd)は、ガラス溶融炉内で沈降・堆積し溶融ガラスの粘性を増加させ、ガラスの流下性に影響を与える。ガラス溶融炉運転で想定される高温条件での白金族元素の沈降挙動を把握するため、本研究では模擬ガラス試料を用いた実験室規模の高温保持試験を行い、白金族元素の沈降形態とともに、溶融温度と沈降速度の関係を評価した。その結果、溶融ガラス中の高温保持による沈降試験において自然重力沈降下では、白金族粒子は界面沈降形態を有し、圧密沈降へと変化し、界面沈降形態下では界面沈降速度は粘性に依存している。また1100度-1440時間までの範囲では底部の白金族濃度は飽和せず上昇傾向を示し、保持時間との関係はほぼ比例関係で表すことができた。
宮内 厚志; 守川 洋; 捧 賢一; 山下 照雄; 塩月 正雄
no journal, ,
溶融ガラス中に懸濁する粒子状物質の形態,形状及び粒度分布を評価するとともに、粒子状物質を含有する溶融ガラスを安定して流下するための炉底構造及び条件に関する基礎試験を実施し、溶融ガラスの温度と粘度の関係並びに高粘性ガラスに対する流下促進対策の見通しが得られた。
捧 賢一; 宮内 厚志; 守川 洋; 山下 照雄; 塩月 正雄
no journal, ,
長寿命ガラス固化溶融炉にて処理するガラスの特性範囲を把握するため、将来の核燃料サイクルを想定した使用済燃料(高燃焼度燃料,FBR燃料等)の再処理に伴い発生する高レベル廃液組成とその幅の推定に基づき、溶融炉の運転に最も重要な物性である粘性(流動性,流下性)及び比抵抗(加熱性)を測定した。将来の使用済燃料・再処理条件として8ケース(燃焼度28-153GWD/t,比出力10-60MW/t,現状の再処理工程-マイナーアクチニドを回収するFBR再処理工程、等の幅を考慮)を想定し、燃焼崩壊計算コードを用いてこれらを再処理することにより発生するHLW組成を設定した。このHLW組成をもとにガラス固化時に発熱量の制限まで廃棄物成分を含有させるという考え方で想定固化ガラス組成の範囲を求め、粘性・比抵抗に影響する白金族元素含有率の範囲の評価並びに物性値を取得した。粘性は、TRPの標準固化ガラス組成の0.5-1.8倍の範囲であった。比抵抗は、TRPの標準固化ガラス組成の0.5-1.5倍であった。
山下 照雄; 正木 敏夫; 児嶋 慶造; 塩月 正雄; 伊藤 俊行*; 大野 勇*; 松本 史朗*
no journal, ,
高レベル放射性廃液のガラス固化溶融炉について長寿命化を図る目標温度分布を設定し、それらの実現性を解析及び実験により評価した。
守川 洋; 宮内 厚志; 中島 正義; 豊嶋 幹拓; 山下 照雄; 塩月 正雄; 松本 史朗*
no journal, ,
長寿命炉の候補炉形式である「円錐型炉底-勾配60
」における溶融ガラスの流下性を評価するため、るつぼ規模での粒子状物質濃度及びガラス温度をパラメータとした繰り返し流下試験を行った。対策技術として高粘性ガラスの流下促進機構「粘性逆転流下モード」を適用することで、炉壁部等への堆積ガラスの流下が確認できた。また、その流下時のガラス濃度プロファイルの傾向より堆積ガラスの抜き出し性を評価でき、抜き出しに対する対策技術と判断基準の見通しが得られた。
青嶋 厚; 塩月 正雄; 山下 照雄
no journal, ,
TVFは、東海再処理工場で発生した高放射性廃液のガラス固化のために建設され、現在までに247体のキャニスターを製造している。しかし、TRPには現在、発生した高放射性廃液の80%が貯蔵されており、今後、これら廃液をガラス固化していく必要がある。TVFでは、セラミック溶融炉が採用されているが、その構造材の腐食により、その設計寿命は5年である。現在のTVF溶融炉は、2代目であり、将来的には3代目の溶融炉に交換を行う必要がある。この3代目溶融炉には、20年の設計寿命及び白金族の抜出し性能向上を新たな機能として付加しており、新たな採用技術として「スカル層形成」と「粘性逆転流下モード」がある。前者は、溶融ガラスと接する耐火レンガ表面を少し冷却することにより表面にバルクに比べ温度の低いスカル層を形成することにより腐食を防止する。後者は、ガラスの抜出し操作の際に、溶融ガラスと接する部分のガラス温度をバルクのガラス温度より高くすることで、レンガ表面に蓄積した白金族をガラス流れとともに抜き出す技術である。これらの技術は、いずれも溶融炉内部のガラス温度分布をそれぞれの段階で制御しようとするものである。
守川 洋; 宮内 厚志; 中島 正義; 正木 敏夫; 小林 秀和; 山下 照雄; 駒嶺 哲*; 越智 英治*
no journal, ,
溶融ガラス中の白金族元素(Ru, Rh, Pd)は、ほぼ全量が析出した状態で存在し、ガラス溶融炉内では沈降・堆積することでガラスの粘性を変化させ、ガラスの流下性に影響を与える。今後のガラス溶融炉運転で想定される保持運転条件(温度・時間)をパラメータにしたガラス試料の高温保持試験を行い、白金族元素粒子形状の変化の有無と粘性への影響を調べた。その結果、模擬ガラスを1100度-720時間保持すると、濃度は初期濃度に比べて2倍上昇し、粒子形状は初期状態では大部分が1
m以下の針状粒子である酸化ルテニウムは、1から10m程度の粒子へと粒子成長が観察された。粒子成長が粘性に及ぼす影響の有無については、粘性はおもに白金族元素の濃度に依存しており、今回の試験で観られた程度の粒子成長が粘性に及ぼす影響は見いだせなかった。
小林 秀和; 山下 照雄; 狩野 茂
no journal, ,
再処理施設から発生する低放射性廃液の廃棄体化技術オプションとして、ケイ酸系ガラスを用いた固化法の適用性を検討した。その結果、低放射性廃液に対してケイ酸系ガラスを用いることで、広い廃棄物含有率にわたり良好に固化できること,浸出液のアルカリ度を低く抑制できることがわかった。
三浦 昭彦; 加藤 淳也; 山下 照雄; 塩月 正雄; 松本 史朗*
no journal, ,
高レベル放射性廃液のガラス固化溶融炉の長寿命化の検討のため、炉壁冷却による耐火材の侵食抑制の効果を確認のため、2種類の耐火物(K-3, CS-5)を対象として、温度と侵食速度との関係を評価した。この結果、侵食速度は温度に関しアレニウス型の傾向を示し、5か月に渡る長期の浸漬試験の結果、顕著な侵食が観察されなかったことから、炉壁冷却による長寿命化が得られる見通しが得られた。
小林 秀和; 横澤 拓磨; 山下 照雄; 永井 崇之; 天本 一平; 菖蒲 康夫
no journal, ,
汚染水処理に伴い発生する廃ゼオライトの廃棄体化候補技術の比較評価に向けて、既存技術であるガラス固化法の適用性の検討を進めている。本報では、Cs吸着装置のゼオライト等メディア(吸着剤)を対象として、ガラス化に適した組成の検討・設定を行うとともに、各吸着材を用いてガラスを作製し、ガラス化状態や化学的耐久性、ガラス固化による減容効果等について評価を行った。その結果、ガラス化できる条件(組成,温度)を把握するとともに、ゼオライトをガラス固化することで約3分の1程度まで減容化できること、作製したガラスは良好な化学的耐久性を有すること等を明らかにした。
天本 一平; 小林 秀和; 横澤 拓磨; 山下 照雄; 永井 崇之; 鈴木 良和*; 武部 博倫*; 三田村 直樹*; 都築 達也*
no journal, ,
東日本大震災によって被災した福島第一原子力発電所の原子炉を冷却するために使用されている大量の水が、原子炉建屋やタービン建屋内に滞留水となって残留している。これらの滞留水は、CsやSr等の放射性物質によって汚染されているため除染が必要である。これまでに公開された情報によると、福島第一原子力発電所は、滞留水を除染するプロセスのひとつに、フランスのラ・アーグ再処理工場で用いられている除染装置を採用しているようである。文献によると、同装置を用いた場合、Csはフェロシアン化物と、またSrはBaSOと沈殿させることにより、スラッジとして分離することができる。以上の調査結果のもと、本研究では、BaSOを模擬スラッジとして、さまざまな溶融温度で鉄リン酸塩ガラスに充填する試験を行った。その結果、BaSOは加熱によってBaOに分解し、最大48mol%のBaOがIPG中に溶け込むことがわかった。さらにBaOを充填したガラス固化体の場合、BaOの充填率が高いほど、また低い溶融温度で製造したガラスほど、ガラス固化体として良い性能を示すことが判明した。
永井 崇之; 大山 孝一; 小林 秀和; 守川 洋; 横澤 拓磨; 中島 正義; 山下 照雄; 天本 一平
no journal, ,
溶融状態で長期保持した白金族化合物含有模擬ガラスの凝固試料を対象にラマン分光測定を行い、RuO結晶やホウケイ酸ガラスのラマンスペクトルと比較し、白金族化合物粒子周辺のガラス構造を評価した。
山下 照雄; 正木 敏夫; 中島 正義; 塩月 正雄; 児嶋 慶造; 豊嶋 幹拓; 松本 史朗*
no journal, ,
高レベル放射性廃液のガラス固化溶融炉の長寿命化及び粒子状物質の抜き出し促進を図ることを目的とした目標温度分布について、粒子状物質抜き出し性の効果を小型炉試験装置と計算コードにより検討した。