Oxidative decomposition of ammonium ion with ozone in the presence of cobalt and chloride ions for the treatment of radioactive liquid waste

粟飯原 はるか; 渡部 創; 柴田 淳広; Mahardiani, L.*; 大友 亮一*; 神谷 裕一*

Progress in Nuclear Energy, 139, p.103872_1 - 103872_9, 2021/09

https://doi.org/10.1016/j.pnucene.2021.103872

To prevent unexpected accidents at nuclear facilities caused by accumulated ammonium nitrate in an aqueous liquid waste containing ammonium salts and nitric acid, NH in the liquid waste must be decomposed under mild reaction conditions. In this study, we investigated the oxidative decomposition of NH with O at 333 K in the presence of a homogeneous Co catalyst and Cl in the wide pH range of the test solution. The reaction behavior was greatly affected by pH of the test solution. In a basic solution at pH 12, high conversion of NH was obtained even in the absence of Co and Cl and the main product was NO . However, Co and Cl in the solution greatly enhanced the decomposition rate of NH in acidic to mild basic solutions (pH 1-8), while only low conversion of NH was observed unless both Co and Cl were present. For the reaction with Co and Cl in the solutions, NH was transformed mainly into chloramines (NH Cl , x = 1-3) by the reaction with HClO, which was formed by the reaction of Cl with O catalyzed by the homogeneous Co catalyst, and led to the high decomposition rate of NH . Cl suppressed the formation of the precipitate CoO(OH) during the reaction and consequently the Co catalyst stably existed in the reaction solution, which was another reason for the high decomposition rate of NH in the presence of Cl. Owing to the swift decomposition of NH under mild reaction conditions and small formation of secondary waste, the oxidative decomposition of NH in the presence of the homogeneous Co catalyst and Cl is suitable and applicable for the treatment of the aqueous liquid waste containing ammonium salts and nitric acid.

Fragmentation pathways caused by soft X-ray irradiation; The detection of desorption products using a rotatable time-of-flight mass-spectrometer combined with pulsed synchrotron radiation

関口 哲弘; 馬場 祐治; 下山 巖; Nath, K. G.

Free Electron lasers 2003, p.II_69 - II_70, 2004/00

強い自由電子レーザー(FEL)の出現によりこれを照射光源とした光化学反応や光電子顕微鏡など「2次過程」を利用した分光研究が行われはじめ注目を集めている。特にFELのパルス特性は飛行時間質量分析法を使ううえで非常に有利な特性である。軟X線を固体表面に照射すると表面を構成する分子などが解離しフラグメントイオンとして脱離する。フッ素化した高配向性グラファイト材料を試料としてパルス放射光軟X線と飛行時間質量分析を組合せた照射実験に関して報告する。特に入射するX線の偏光角度を変えることにより特定の結合角度を持つ吸着分子を選択的に励起し、さらに脱離分子の運動エネルギー分布の測定を行うことによりフラグメント脱離の機構を調べた。通常の電子収量法によるNEXAFSスペクトルの偏光角度依存性,イオン収量法による方法,XPSスペクトルから得られる表面構造についても報告する。

グラファイト単結晶中に注入したシリコンの局所構造

馬場 祐治; 下山 巖; 関口 哲弘

表面科学, 23(7), p.417 - 422, 2002/07

https://doi.org/10.1380/jsssj.23.417

固体炭素は二種類の局所構造、すなわちダイヤモンド構造と二次元グラファイト構造をとるのに対し、炭化ケイ素はsp3結合でできたダイヤモンド構造のみをとることが知られている。グラファイト状の構造をした二次元SixC層が存在し得るかどうかを明らかにするため、グラファイト単結晶(HOPG)にSiイオンを注入して作成したSixC膜の局所構造をX線吸収端微細構造法(NEXAFS)により調べた。Siイオンを注入した試料のSi K-吸収端のNEXAFSスペクトルに現れる共鳴吸収ピークは、他のどんなシリコン化合物の場合より低いエネルギーに観測された。また、このピーク強度の偏光依存性から、励起先の非占有軌道が*軌道的性質を持つこと、またその軌道の方向がグラファイト面に垂直に近いことがわかった。このことから、Siイオン注入によって生成したSi-C結合はグラファイト面にほぼ平行であり、SixC層はsp2結合でできたグラファイト状の二次元構造をしていることが明らかとなった。

黒鉛の格子振動の温度依存性と比熱の解析(協力研究)

仁平 猛*; 岩田 忠夫*; 岩瀬 彰宏

JAERI-Research 2001-045, 33 Pages, 2001/11

JAERI-Research-2001-045.pdf:1.27MB

KomatsuとNagamiyaによって提案された黒鉛の格子振動の半連続体モデルは、格子振動の分散関係を解析的に表すことに成功した唯一のもので、分散関係の表式には層面間距離弾性定数C,C,C,C,C及びがパラメータとして含まれている。ここで、は層面の曲げの弾性定数,は密度である。われわれは、これらのパラメータを温度の関数として取り扱うことにより、この半連続体モデルを改良する。以外のパラメータには既知の実験データ及びそれらから導いた関係を用いる。は、改良した半連続体モデルによる比熱の計算値を実験値に一致させることにより、温度の関数として求める。改良した半連続体モデルは、360K以下の広い温度範囲にわたって比熱の実験値をよく説明し、その温度範囲で熱伝導などの解析に用いることができる。は温度上昇とともに著しく減少するが、これはout-of-planeモード振動のsofteningが起こることを示す。比熱の実験曲線の温度による2階微分は格子振動の振動数分布についての情報を与える。低温比熱の解析から、Cの室温の値は0.41510dyn/cmであると確定される。

Site-specific fragmentation of acetone adsorbates on Si(100) in the carbon 1s absorption edge

関口 哲弘; 関口 広美*; 馬場 祐治

Surface Science, 454-456, p.363 - 368, 2000/05

https://doi.org/10.1016/S0039-6028(00)00284-3

シリコン(Si)半導体上における簡単な炭化水素分子の表面科学反応はSiC薄膜生成などの応用面からの要請も相俟って活発に進められている。本研究においては室温及び低温(93K)のSi基板上にアセトン((CH)CO)を吸着させた系について放射光からの軟X線を励起光源として起こる解離反応を調べた。アセトンは放射光の励起エネルギーを変えることにより、分子中の(-CH3とC=Oの)二種類の炭素原子を選択して内殻励起することができると考えられている。放射光照射により生じるイオン脱離生成物を四重極質量分析により検出した。単分子~約50分子吸着層についてフラグメント収量の励起光エネルギー依存性を測定した。実験結果としてはメチル基(CH)の炭素が内殻励起された場合のみ、CH(n=0-3)イオンが顕著に生成することがわかった。この結果はこの共鳴励起でC-C結合が特に顕著に切断されていることを示唆している。

The Roles of adsorbate-substrate interaction and adsorbate-adsorbate interaction in core-hole induced fragmentation

関口 哲弘; 馬場 祐治

Atomic Collision Research in Japan, No.24, p.118 - 119, 1998/11

単分子~多分子吸着層表面について、脱離イオンのフラグメントパターンと脱離収量の励起光エネルギー依存性を測定し、電子励起に起因する表面解離反応における凝集効果を調べた。試料系としてはSi-F結合とSi-C結合を選択して励起でき、結合切断パターンがどう変わるかが興味深いSi(CH)Fを低温銅(111)基板上に凝縮させたものを用いた。単分子層で得られた結果の特徴はCH,Fなど軽いイオンが脱離すること、特にFは(Si-F)共鳴励起でのみ生じることである。多分子層ではSiX,(X=CH,F)や親イオンなど大きなフラグメントが生成し、共鳴励起よりもイオン化連続状態で増加した。低分子層では直接解離によるフラグメント生成のみが起こるためそれが主過程となる。一方、約3~5分子層以上では直接解離との競争過程として多価イオンを経由し複数の分子が関与するような間接的過程が主過程となると結論した。

Angular dependence of organ doses and effective dose for external photon irradiation

山口 恭弘; 吉澤 道夫

Proc. of the Int. Radiation Protection Association,Vol. 2, p.1237 - 1240, 1992/00

ICRP1990年新勧告に基づき、新たに導入された各臓器・組織の等価線量、及び実効線量をモンテカルロ法により計算した。単色光子の面平衡ビームを異なる86方向から入射させ、等価線量と実効線量の入射角度依存性を検討した。その結果、両者とも強い角度依存性を有すること、実効線量は前方入射の場合に高い値を示すことが明らかになった。

フィルムバッジと他の個人線量計による被曝線量測定値の比較

神永 博史; 古田 敏城; 熊沢 蕃; 立田 初己

保健物理, 12(2), p.85 - 93, 1977/02

https://doi.org/10.5453/jhps.12.85

外部光子線源による個人被爆線量の測定で、フィルムバッジ線量計とそれ以外の個人線量計の測定値に相違が認められている。 この原因を調査するため、6種類の個人線量計について空気中および人体模型の表面に装着した時の、それぞれの入射放射線に対するエネルギーと方向の依存性を測定した。 実験の結果、フィルムバッジの線量は他の線量計よりも人体からの後方散乱線の影響を強く受け、線量測定値の相違は主に散乱線によって生ずることが明らかになった。 したがって、この相違を少なくするためには、フィルムバッジを人体模型上で標準校正することを提案する。

The Residual strain of polycrystalline graphite, 1; Its stress dependence and the irradiation effect

衛藤 基邦; 奥 達雄

Journal of Nuclear Materials, 57(2), p.198 - 204, 1975/02

種々の多結晶黒鉛の残留ひずみの応力依存性を調べ、Jenkinsの式が実験結果と一致するかどうかを検討した。また、高温における中性子照射の応力依存性に及ぼす効果をも検討した。残留ひずみと応力の関係はかなり広い応力範囲で=C(/)なる式で表わされる。ここで,,は各々、残留ひずみ,応力及び破断応力である。Cとnは定数で、いずれも黒鉛の銘柄と試験片の採取方向に依存する。NとCの値は、中性子照射(3~910n/cm,E0.18MeV,820~920C)によって減少する。これは照射によって、クラックや空隙の数や大きさが変化するためと思われる。なお、照射に関するデータは参考程度に示すに留めた。