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論文

Hydrogen release reaction from sodium hydride with different sample quantities

土井 大輔

Proceedings of 29th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE 29) (Internet), 7 Pages, 2022/08

https://doi.org/10.1115/ICONE29-91847

In sodium-cooled fast reactors (SFRs), hydrogen is a major nonmetallic impurity in the coolant during normal operation. A higher hydrogen concentration than the gas-liquid equilibrium had been transiently detected in the gas space of the actual SFR plant. However, the chemical reactions that caused hydrogen generation, which involve several sodium compounds, have not been identified. Furthermore, the thermal behavior of these hydrogen release reactions has not been thoroughly investigated. In this study, the hydrogen release behavior of sodium hydride, which could be involved in all of these reactions, was clarified by two experimental methods dealing with different sample quantities. In the thermal analysis with a semi-micro sample of about 1mmol, the hydrogen generation was demonstrated by mass spectrometry as the sample mass decreased, suggesting thermal decomposition. A monomodal hydrogen release curve similar to the thermal analysis result was obtained in the heating experiment with a macro amount sample of about 1mol. These experimental results showed consistent activation energies within the standard error. Therefore, it was elucidated that the ideal reaction behavior obtained by thermal analysis could be sufficiently extrapolated to the reaction behavior occurring in a larger amount of sample. These findings provide fundamental insights into the thermal decomposition of sodium hydride and are indispensable for analyzing hydrogen release behavior in other hydrogen release reactions involving sodium hydride.

論文

Kinetic and Fourier transform infrared studies on the thermal decomposition of sodium hydride

河口 宗道

Journal of Physical Chemistry C, 125(22), p.11813 - 11819, 2021/06

https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.1c00538
 被引用回数：2 パーセンタイル：14(Chemistry, Physical)

等温及び一定加熱のTG-DTA、並びに、500-700Kの温度範囲で焼成前後の水素化ナトリウム(NaH)のFTIR測定を行った。等温TGからはNaH熱分解速度の温度依存性が約620Kで変曲点を持つことが分かった。これは、2種類の拡散水素と不動水素の状態によって引き起こされていると考えられる。またNaHとナトリウム(Na)のFTIRスペクトルは873.4, 1010.4, 1049.5, 1125.7cm$$^{-1}$$で特定の信号が観察された。焼成前のNaHあるいはNaのFTIR信号の積分値は、550K未満あるいは698K以上で焼成した後のNaHの積分値と同程度だった。602-667Kで焼成したNaHのFTIR信号の積分値は焼成前のNaHとNaの中間値であり、これはNa-Na結合が十分に成長しておらず、水素が金属Na中に共存していることを示している。またNaHの熱分解後の反応速度を予測するために、2種類の拡散・不動水素状態を仮定した反応速度モデルを提案した。シミュレーション結果からは、不動水素から拡散水素への遷移速度が約620Kでクロスオーバーするため、それに応じた熱分解速度の温度依存性として620Kで変曲点が見られることを明らかにした。

報告書

硝酸ニトロシルルテニウムの熱分解に伴う揮発性ルテニウム化学種の放出挙動の検討

阿部 仁; 真崎 智郎; 天野 祐希; 内山 軍蔵

JAEA-Research 2014-022, 12 Pages, 2014/11

JAEA-Research-2014-022.pdf:1.03MB

再処理施設における高レベル濃縮廃液の沸騰乾固事故時の安全性評価に資するため、揮発性の観点から公衆への影響が大きいと考えられるRuの放出挙動を検討した。Ruは、主に廃液の乾固の進行に伴って気相中へ放出されることが報告されている。本研究では、廃液の乾固段階におけるRuの放出挙動を把握するため、乾固物中に存在すると予想されるRu硝酸塩の熱分解に伴うRuの放出割合を測定するとともにRuの放出速度定数を導出した。この放出速度定数を用いてRu硝酸塩の昇温に伴うRuの放出速度を計算したところ、模擬廃液を加熱したビーカースケール実験で得られたRuの放出挙動を矛盾なく再現できることを確認した。

論文

Decomposition behavior of PCDD/F isomers in incinerator gases under electron-beam irradiation

廣田 耕一; 小嶋 拓治

Bulletin of the Chemical Society of Japan, 78(9), p.1685 - 1690, 2005/09

https://doi.org/10.1246/bcsj.78.1685
 被引用回数：7 パーセンタイル：31.75(Chemistry, Multidisciplinary)

ごみ燃焼排ガス中ダイオキシンとフランの電子ビーム分解挙動について各異性体別に調べた。その結果、ダイオキシンではすべての異性体について高い分解率が得られ、それは照射によって生成するOHラジカルによる酸化反応であることがわかった。これに対して、フランは熱電子付着による脱塩素反応により、1, 2, 8, 9-, 2, 3, 7, 8-, 3, 4, 6, 7-TeCDFsなど化学構造に対称性のある異性体が生成していることがわかった。

論文

Electron-beam decomposition of carbon tetrachloride in air/nitrogen

廣田 耕一; 新井 英彦; 橋本 昭司

Bulletin of the Chemical Society of Japan, 73(12), p.2719 - 2724, 2000/12

https://doi.org/10.1246/bcsj.73.2719
 被引用回数：7 パーセンタイル：38.37(Chemistry, Multidisciplinary)

空気及び窒素雰囲気中で、電子線による四塩化炭素の分解率を水分有り無しの場合について調べた。その結果、四塩化炭素10ppmで水分無しの場合、両雰囲気ともに分解率はおよそ90%であった。ところが水分有りの場合、窒素雰囲気では分解率にあまり変化が見られなかったのに対し、空気雰囲気ではその値は70%となった。これには酸素が関与していることがわかった。すなわち、窒素雰囲気ではおもにeにより四塩化炭素が酸化分解を起こすが、空気雰囲気ではeは酸素分子とも反応し、O$$_{2}^{-}$$となる。しかし、このO$$_{2}^{-}$$も四塩化炭素を酸化分解するため、見かけ上水なしの場合では、両雰囲気ともに分解率に大きな差は見られなかった。これに対し、水有りの場合O$$_{2}^{-}$$は水分子と反応しクラスターイオン(O$$_{2}^{-}$$(H$$_{2}$$O))を形成し、O$$_{2}^{-}$$による四塩化炭素の酸化分解を阻害するため、空気雰囲気で水分有りの場合、四塩化炭素の分解率が低下したことがわかった。

論文

Treatment of ion-exchange resins by fluidized bed incinerator equipped with copper oxide catalyst; Fundamental studies

木下 弘毅*; 平田 勝; 矢幡 胤昭

Journal of Nuclear Science and Technology, 28(3), p.228 - 238, 1991/03

https://doi.org/10.3327/jnst.28.228

示差熱天秤を用いてイオン交換樹脂の熱分解挙動を調べた。樹脂の熱分解は三段階に分かれて進行する。即ち、第1段階は含有水分の蒸発、第2段階は交換基の分解、第3段階は樹脂基体の熱焼による。次に、酸化銅触媒をフリーボードに設置した流動層を用いて樹脂の燃焼条件を調べた。樹脂は約750$$^{circ}$$Cに加熱した流動層内で燃焼し、排ガス中の未燃焼物は約650$$^{circ}$$Cに加熱した酸化銅触媒との接触反応で燃焼させた。この実験から酸化銅触媒はイオン交換樹脂の焼却に適していることを確かめた。イオン交換樹脂を焼却する際に発生するSOxをCa(OH)$$_{2}$$添加で固定を試みた。この方法はSOx固定に有効であるが、過剰のCa(OH)$$_{2}$$の一部は触媒に吸着し、更にパイプラインに堆積し、ガスの流れに影響を及ぼした。従ってイオン交換樹脂から発生するSOxの固定については改良法が必要である。

論文

Ion-molecule reactions and thermal decomposition of ions in N$$_{2}$$-O$$_{2}$$-alkane(C$$_{2}$$-C$$_{6}$$) mixtures studied by time-resolved atmospheric pressure ionization mass spectrometry

松岡 伸吾*; 池添 康正

J.Phys.Chem., 92(5), p.1126 - 1133, 1988/05

窒素-酸素-アルカン混合気体中で進行するイオン-分子反応を、大気圧イオン化時間分解型質量分析計を用いて調べた。反応条件は大気圧下、236-569Kである。O$$_{2}$$$$^{+}$$イオンはアルカンと非解離型および解離型荷電移動反応をする。炭素数4以上のアルカンイオン(cnH$$_{2}$$$$_{n}$$$$_{+}$$$$_{2}$$$$^{+}$$)は高温で熱分解する。その他、NOO$$^{+}$$イオンNO$$^{+}$$イオンのアルカン類との反応速度定数など、24種のイオン-分子反応の速度定数を測定した。

論文

Incineration method for plutonium recovery from alpha-contaminated organic compounds

矢幡 胤昭

Inorg.Chim.Acta, 140, p.279 - 282, 1987/00

Puに汚染した有機性廃棄物からPuを回収するための焼却法を調べた。有機物を高温で焼却し回収したPuは一般に不溶性となるため低温焼却が必要である。従って、エポキシ樹脂、イオン交換樹脂等Puに汚染される有機物を模擬試料に用いて熱分解し、酸素濃度の関係、温度条件、熱分解生成物の成分分析を行い低温焼却条件を求めた。その結果固体有機物では600$$^{circ}$$C、液体では500$$^{circ}$$Cまでに熱分解又は気化が生じる。エポキシ樹脂の燃焼は酸素濃度の影響が大きいが、イオン交換樹脂は含水量が大きく、酸素濃度の影響は少ない。熱分解生成物は炭化水素、遊離炭素、水素等であり、可燃物質であるが酸素拡散が不十分だとススやタールが発生する。酸素濃度を高め、触媒使用温度を調べ、燃焼効率の向上を計った。またイオン交換樹脂から発生するSOxは触媒毒となるがCa(OH)$$_{2}$$添加で固定し連続処理条件を求めた。

論文

ヨウ化ニッケルの熱分解速度

中島 隼人; 清水 三郎; 小貫 薫; 池添 康正; 佐藤 章一

日本化学会誌, 8, p.1257 - 1261, 1984/00

ニッケル、ヨウ素、硫黄系熱化学水素製造プロセスに含まれる反応であるNil$$_{2}$$の熱分解反応について、熱天秤を用い速度論的な検討を行った。反応温度775K-869Kヨウ素分圧0-960PaにおけるNil$$_{2}$$ペレットの熱分解反応は表面から起り、反応初期より中期にかけて界面反応過程が律速であると考えられる。見かけの分解反応速度は、一定反応温度で一定値である正反応の速度と、ヨウ素分圧に比例する逆反応の速度の和で表わされる。この正反応の速度は、ヨウ素分圧0のときの分解反応速度であり、その温度でのヨウ化ニッケルの平衝解離圧に比例する。見かけの分解反応の活性化エネルギーは147KJ・mol$$^{-}$$$$^{1}$$と求められ平衝圧から算出した反応熱に極く近い。

論文

Kinetics of the thermal decomposition of nickel sulfate

小貫 薫; 清水 三郎; 中島 隼人; 池添 康正; 佐藤 章一

Bulletin of the Chemical Society of Japan, 56, p.3294 - 3296, 1983/00

https://doi.org/10.1246/bcsj.56.3294
 被引用回数：2 パーセンタイル：24.04(Chemistry, Multidisciplinary)

硫酸ニッケルの熱分解反応速度を1023Kから1078Kの温度範囲にわたって測定した。粉末試料の場合、熱分解は界面収縮型であり、分解の活性化エネルギーは296KJ/molであった。気体生成物は、三酸化硫黄(SO$$_{3}$$)、二酸化硫黄(SO$$_{2}$$)および酸素(O$$_{2}$$)であり、その組成は平衡値に近いものであった。これは、固体分解生成物である酸化ニッケル(NiO)が、反応SO$$_{3}$$$$rightarrow$$SO$$_{2}$$+1/2O$$_{2}$$に対して高い触媒能を有するためと考えられる。

論文

The Rates of thermal decomposition of LiOH(s),LiOD(s)and LiOT(s´)

工藤 博司

Journal of Nuclear Materials, 87(1), p.185 - 188, 1979/00

https://doi.org/10.1016/0022-3115(79)90137-5
 被引用回数：38

質量分析法を用いて、水酸化ナトリウムおよび重水素化水酸化リチウムの熱分解反応を、550から690Kの温度範囲で動力学的に研究した。これらの反応は、2LiOH(s)$$rightarrow$$Li$$_{2}$$O(s)+H$$_{2}$$O(g)および2LiOD(s)$$rightarrow$$Li$$_{2}$$O(s)+D$$_{2}$$O(g)のように表され、H$$_{2}$$Oの量に関する1次反応であることが判明した。それぞれの反応速度定数(s$$^{-}$$$$^{1}$$)は、k$$_{H}$$$$_{2}$$$$_{O}$$=1.8$$times$$10$$^{8}$$exp(29500/RT)およびk$$_{D}$$$$_{2}$$$$_{O}$$=1.7$$times$$10$$^{8}$$exp(29000/RT)であった。LiOH(s)からのH$$_{2}$$Oの生成にともなう見かけの活性化エネルギー(Ea=29.5$$pm$$1.1kcal mol$$^{-}$$$$^{1}$$)が反応エンタルピー($$Delta$$H$$_{6}$$$$_{0}$$$$_{0}$$=29.8$$pm$$1.0kcal mol$$^{-}$$$$^{1}$$)に一致した。先に報告した、中性子照射した酸化リチウム(Li$$_{2}$$O)からのHTOの放出速度と比較しながら検討を加えた。

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