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論文

Research on vitrification technology to immobilize radioactive sludge generated from Fukushima Daiichi Power Plant; Enhanced glass medium

天本 一平; 小林 秀和; 北村 直登*; 武部 博倫*; 三田村 直樹*; 都築 達也*; 深山 大元*; 長野 祐一*; Jantzen, T.*; Hack, K.*

Journal of Nuclear Science and Technology, 53(10), p.1467 - 1475, 2016/10

https://doi.org/10.1080/00223131.2015.1136579
 被引用回数：4 パーセンタイル：28.09(Nuclear Science & Technology)

福島第一原子力発電所の汚染水処理で発生した汚泥(スラッジ)の廃棄体化技術候補の一つとして、ガラス固化法に着目し、鉄リン酸塩ガラス(IPG)媒体を用いたスラッジ固化処理の適用性について検討を行っている。同検討を進めるにあたり、解析に必要とされる熱物性等のデータを充実させる必要があるが、高温雰囲気において、さまざまな成分と組成のIPG及び模擬廃棄体を作製し、それぞれに対して、多くの物性値を測定することは、時間と困難さを伴う作業となる。よって、理論解析により対象物質の挙動を推測することにより試験件数を減らし、データ取得を行った方が合理的である。本報では、既知の実験状態図から、CALPHAD法により熱力学的諸量を推算し、得られた結果を利用してIPG及び廃棄体の計算状態図を作成するとともに、同状態図から読み取ることのできる均質融体を形成するための情報と実験値との比較評価を行い、計算状態図の妥当性を確認することができた。

口頭

Composition optimization of iron phosphate glasses for radioactive sludge

武部 博倫*; 北村 直登*; 天本 一平; 小林 秀和; 三田村 直樹*; 都築 達也*

no journal, , 

東日本大震災で破損した原子炉の冷却に使用した大量の水が、福島第一原子力発電所内に滞留している。滞留水は、放射性物質によって汚染されているため、冷却水として再利用するに当たり、除染処理を行ったところ、スラッジが発生した。スラッジの安定化については、鉄リン酸塩ガラス(IPG)を固化媒体候補として用いることにし、予察試験として、IPGと模擬スラッジ(BaSO$$_{4}$$とフェロシアン化ニッケルカリウム)を混合後、溶融しその挙動をサーモカップル試験装置を用いて、顕微鏡で直接観察した。次に、固化体原料をPtるつぼに入れ、空気中で加熱し、急冷することによりガラス固化体試料を作製した。固化体原料は、昇温過程において分解したため、最終的な固化体の成分は酸化物のみとなった。作製した固化体のガラス転移点(Tg)、結晶化開始温度(Tx)は、示差熱分析により求めた。また結晶化に対する固化体の熱的安定性については、TgとTxの差により決定した。耐水性は、MCC-2法を用いて、試料を120$$^{circ}$$Cの熱水に72時間浸漬し、所定の重量変化から決定した。IPGの架橋構造評価は、ラマン分光法によった。模擬スラッジと溶融した固化媒体の最適組成を示すO/Pは、熱的安定性と耐水性から評価した。

口頭

Surface alternation of Cr$$_{2}$$O$$_{3}$$-CoO-Al$$_{2}$$O$$_{3}$$-doped iron-phosphate glasses containing fission products during immersion in water and heating in vacuum

矢野 哲司*; 立野 隼人*; 岸 哲生*; 沖田 壮史*; 松山 加苗*; 宮本 真哉*; 小藤 博英; 明珍 宗孝

no journal, , 

Surface alternations of Cr$$_{2}$$O$$_{3}$$-CoO-Al$$_{2}$$O$$_{3}$$-doped Iron-Phosphate Glasses containing simulated fission products on heating after water immersion test are investigated. Iron-phosphate glasses doped with Cr$$_{2}$$O$$_{3}$$-CoO-Al$$_{2}$$O$$_{3}$$ show quite high chemical durability. Valences of iron and doped Chromium ions have been found to play important roles to form water-resistant glass surface from the analysis of X-ray photoelectron spectroscopy (XPS).

口頭

Cs$$_{2}$$O and ZrO$$_{2}$$ containing Cr$$_{2}$$O$$_{3}$$-CoO-Al$$_{2}$$O$$_{3}$$-Fe$$_{2}$$O$$_{3}$$-P$$_{2}$$O$$_{5}$$ glasses

矢野 哲司*; 岸 哲生*; 中田 善幸*; 小藤 博英; 竹内 正行

no journal, , 

Solubility of caesium oxide and zirconium oxide into iron-phosphate glass was investigated, and the properties, micro- and atomic structures were analyzed. Cr$$_{2}$$O$$_{3}$$-CoO-Al$$_{2}$$O$$_{3}$$-Fe$$_{2}$$O$$_{3}$$-P$$_{2}$$O$$_{5}$$ glass system has been developed for the glass matrix with high chemical durability and high loading capacity of high-level radioactive wastes, especially from the pyrochemical processing system. Encapsulation of more than 35 outer mass% of HLW oxides have been achieved in the laboratory scale melting, and it also attains much higher chemical durability than that of borosilicate glass system. In this work, we give our focus on the potential of the immobilization of Cs$$_{2}$$O and ZrO$$_{2}$$ in this glass system.

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