Study on chemisorption model of cesium hydroxide onto stainless steel type 304

中島 邦久; 西岡 俊一郎; 鈴木 恵理子; 逢坂 正彦

Proceedings of 27th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-27) (Internet), 8 Pages, 2019/05

軽水炉シビアアクシデント時、ステンレス鋼(SS304)に化学吸着したセシウム量を推定するために、セシウム化学吸着モデルが構築されている。しかし、既存の化学吸着モデルは、実験結果をうまく再現することができていない。本研究では、化学反応を伴う気液系の物質移動理論(浸透説)を用いて既存モデルを修正することで、気相中の水酸化セシウム濃度やSS304中のケイ素濃度の影響を考慮したモデルを構築した。その結果、既存モデルを用いた場合よりも、本研究で得られた修正モデルの方が、実験データをより正確に再現できることが分かった。

Effect of atmosphere on the vaporization behavior of CsFeSiO

鈴木 恵理子; 中島 邦久; 逢坂 正彦

Progress in Nuclear Science and Technology (Internet), 5, p.165 - 167, 2018/11

https://doi.org/10.15669/pnst.5.165

軽水炉シビアアクシデント時に起こる原子炉構造材へのセシウム(Cs)化学吸着で生成する可能性があるCsFeSiOについて、その再蒸発挙動評価に資するため、高温での蒸発挙動の雰囲気依存性を熱重量・示差熱分析(TG-DTA)実験により評価した。その結果、還元性の高い水蒸気欠乏(Ar-5%H)雰囲気下では、水蒸気含有(Ar-5%H-5%HO)雰囲気よりも低温(約800C)にて重量減少が起こることが分かった。その原因として、Hとの化学反応によりCsFeSiOが分解しCs蒸気種が生成する可能性が示唆された。

observation on oxygen chemisorption states on Si(001)-21 during supersonic oxygen molecular beam irradiation

吉越 章隆; 寺岡 有殿

Applied Surface Science, 190(1-4), p.60 - 65, 2002/05

https://doi.org/10.1016/S0169-4332(01)00839-X

放射光光電子分光法による「実時間」その場観察技術を開発し、その手法を用いて超音速酸素分子線照射下で起こるSi(001)表面の酸素化学吸着過程を調べたので上記国際会議にて報告する。超音速分子線は、反応分子の並進運動エネルギーが制御された分子線であるため、表面化学反応の動的過程を明らかにできるとともに、化学反応制御における新しいパラメータを探索することができる。本研究は、SPring-8の原研軟X線ビームライン(BL23SU)に設置した表面反応分析装置にて行った。BL23Uにて得られる高分解能放射光を用いた光電子分光法によって、初めて「実時間」で酸化状態を区別しながら、しかも並進運動エネルギーによる違いをその場観察できた。本研究の進展は、原子レベルで表面化学反応解析を可能とし、半導体微細加工あるいは量子効果デバイス開発に大きく貢献すると期待できる。

Design of beamline end-station at BL23SU in SPring-8 for surface reaction dynamics study

寺岡 有殿; 吉越 章隆

Atomic Collision Research in Japan, No.25, p.97 - 98, 1999/00

表面反応ダイナミクスの研究では、化学吸着、表面での原子組み換え反応、脱離に対して入射分子の並進エネルギーや振動エネルギーの役割に興味が持たれている。また応用の見地からは、分子の運動エネルギーや光子のエネルギーは表面反応を制御するための新しい方法を開発するキーとなりうる。大きな運動エネルギーを持った分子の照射によって新しい化学吸着状態が形成される可能性がある。その分析に光電子分光法は有効である。それゆえ、SPring-8のBL23SUに表面反応ダイナミクス研究用のエンドステーションを設置すべく設計した。この実験装置では超音波分子線と電子エネルギー分析器を同時に使用して表面反応を実時間かつその場で観察するのが目的である。本投稿では本実験装置の設計の概要について報告する。

狭隘経路内における微粒子の移行に関する研究(IV)

田中 知*; 長崎 晋也*

PNC TJ1602 96-003, 45 Pages, 1996/03

PNC-TJ1602-96-003.pdf:0.83MB

圧密ベントナイト(充填密度1.0g/cm31.8g/cm3)中のコロイド粒子の拡散挙動を、Through-diffusion法により観測した。用いたコロイド粒子はラテックス粒子と原子炉弥生で放射化させたEuを吸着させたベントナイトからの放出粒子である。ラテックス粒子は、その実効拡散係数から予測される時間では拡散が確認されなかった。Eu-粘土系コロイドにおいても、充填密度が小さい場合であっても拡散は確認されていない。コロイド粒子は圧密ベントナイト中を拡散できない可能性が強いことが示唆された。また、単分散金コロイド粒子の石英への吸着を検討し、低温領域では物理吸着が支配的であるが、温度の上昇につれて化学吸着が支配的になることが観測された。これらの界面現象を解明するために、光学的手法による実験の準備を行っている。

TRU廃棄物処分における核種挙動研究(2)

not registered

PNC TJ1564 95-001, 171 Pages, 1995/03

PNC-TJ1564-95-001.pdf:31.3MB

TRU廃棄物処分では、地下水に対して可溶性で、長半減期核種のヨウ素129及び炭素14が性能評価上重要な核種である。そのためこれら核種を浸出しにくい固化体及び移行の遅延を期待できる緩衝材の開発を行なう必要がある。本研究では、固化体及び緩衝材を開発することを目的として調査及び実験検討を行い、以下のような成果を得た。(1)核種の閉じ込め性能の高い固化体及びそれらの製造方法の調査・検討1)高レベル廃棄物で検討されている金属やセラミックのオーバーパックをTRU廃棄物にも適用することは可能である。高レベル廃棄物に較べ熱や放射線の影響は軽減される。2)TRU廃棄物の固化体の研究はコンクリートに関するものが最も多い。3)ヨウ素の閉じ込め性能の高い固化体には、低温でガラス化できるLPD法やゾル・ゲル法、直接AgIをガラス化する超イオン伝導ガラスなどが示唆された。4)14Cの閉じ込めには、炭化物系セラミックス(SiC)の合成が非常に安定な固化体を形成しうることが示唆された。(2)処分環境下(還元雰囲気)での天然鉱物や無機イオン交換体への吸着実験1)鉱物a.Serpentine、b.Chrisotileを含むSerpentine、c.Chrisotile及び酸化物試料としてd.酸化マグネシウムとe.水酸化ニッケルについて還元雰囲気下でヨウ素の吸着実験を行った。その結果、還元雰囲気下でも吸着することが確認された。2)ZPCはいずれもpH=10以上の高い値を示した。3)緩衝材粘土中の14Cの拡散速度はIやTcに較べて遅い。原因は14Cの化学形態である。4)カルサイトへの14Cの同位体交換は、HCO3-の吸着とカルサイトの再結晶反応があった。(3)拡散遅延が期待できる緩衝材の調査・検討1)緩衝材中の拡散を遅延する方法には、不溶性沈澱を作る方法がある。2)無機イオン交換体の添加により、拡散を遅延させる方法もある。3)高圧密ベントナイト中ではイオン排斥によりヨウ素の拡散は遅延される。4)有機物を含む粘土は含まない粘土に較べて拡散速度が極端に低下しすることから、有機物とヨウ素のなんらかの相互作用が考えられている。(4)ヨウ素等のハロゲン元素胚胎地層の調査・検討1)茂原のヨウ素胚胎地層は、海成起源物質の死骸が沈澱堆積してできたものである。2)ヨウ素が拡散して消失しなかった原因は、地層構造や泥岩層の

狭隘経路内における微粒子の移行に関する研究(2)

not registered

PNC TJ1602 94-003, 53 Pages, 1994/03

PNC-TJ1602-94-003.pdf:0.94MB

高レベル放射性廃棄物地層処分の性能評価を実施するためには、地層中における核種移行挙動を解明する必要がある。近年、核種の移行挙動に及ぼすコロイド形成形成の影響の重要性が指摘されるようになってきた。しかし、コロイドを含めたイオン-コロイド-固相間での相互作用を考慮した核種移行解析の研究例はほとんどない。そこで、亀裂媒体中での核種移行について、イオン-コロイド-固相の3相を考慮にいれた移行解析を実施し、核種移行に重要な影響を及ぼす因子の抽出整理をおこなった。その結果、コロイドのFiltration効果とともに、核種のコロイドへの吸着量が重要な因子であることが明かとなった。Simple shear流れ場中でのコロイド粒子の拡散について、壁の効果ならびに壁とコロイド粒子が同じ符号に帯電していることによる効果を解析した。壁の存在により、コロイド粒子の拡散が抑制される一方、帯電を考慮した場合には電気2重層ポテンシャルによる効果で拡散が促進されることがわかった。

Removal mechanism of tritium by variously pretreated silica gel

中島 幹雄; 立川 圓造; 佐伯 正克; 荒殿 保幸

Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry, 43(2), p.369 - 373, 1981/00

https://doi.org/10.1016/0022-1902(81)90025-7

100Cから600Cまでの各温度で前処理したシリカゲルと未処理シリカゲルのカラムを用い、HTOをpulse-loadingした時のトリチウムの捕集機構を調べた。未処理および300C以下で処理したシリカゲルでは、HTO捕集後の加熱により、大部分のトリチウムが化学吸着水として放出される。これはH/T同位体交換反応が重要な役割を果している事を示す。400C以上の前処理シリカゲルに於いては、同位体交換反応とともに、OH基脱離表面(siloxyl group)のrehydrationが重要である。600C以下で脱離した表面のOH基は、再び水を吸着することによって、最終的には完全にrehydrationされる。

UO・黒鉛混合物から放出される核分裂ヨウ素のセラミックス材料による捕集

福田 健; 柴 是行; 半田 宗男

JAERI-M 5847, 13 Pages, 1974/09

JAERI-M-5847.pdf:0.6MB

ガス冷却炉インタナルトラップ材料開発の立場から、13種のセラミックス材料のヨウ素捕集能力を、温度こう配をもつ沈着管を用いるサーモクロマトグラフによって調べた。ヨウ素源には軽照射したUO・黒鉛混合粉末から高温で放出される核分裂ヨウ素(I)を、そのキャリアガスには精製ヘリウムを用いた。核分裂ヨウ素の沈着温度は、充てん材による差異の他に、同一充てん材においてもその脱ガス処理によって差異を生ずることが分った。良く脱ガス処理したマグネシア、アルミナおよび酸化力ルシウムが1000C付近で核分裂ヨウ素を沈着させ得ることが分った。核分裂ヨウ素の沈着機構は、化学吸着であると考えられる。沈着温度の時間依存性から吸着熱の大きさを推定する簡易方法を考案した。上記三種のセラミックス材料への推定吸着熱は50kcal/mol以上であった。

シビアアクシデント時のセシウム放出・移行に与えるホウ素の化学的影響評価,2; ステンレス鋼表面へのセシウム化学吸着プロセスの検討

山下 真一郎; 三輪 周平; 逢坂 正彦; 永瀬 文久

no journal, , 

ステンレス鋼(SS)表面へのセシウム(Cs)化学吸着プロセスについて、既往研究のレビューを行ってCs化学吸着プロセスのモデルを仮定し、化学平衡計算によりモデルの妥当性確認及びCs化学吸着に及ぼすホウ素(B)の影響を検討した。検討では実機使用によるSS表面状態の変化を考慮し、実機使用後のSS(実機材)と使用前のSS(参照材)の2種類を対象とした。化学平衡計算の結果、表面が二層化している実機材では、Csは外層成分とは化学反応を生じず、内層中でSSの不純物成分であるシリコン(Si)と反応しCsSiOを形成することが予測された。また、CsSiOの形成はホウ素(B)が含まれる環境でもほとんど影響を受けない可能性が示された。一方、参照材では、SS表面のCrO被膜がCsと反応してCs-Cr-O相が形成し、既往研究の実験結果とも一致することを確認した。加えて、Bが含まれる環境ではその形成が抑制される可能性も示唆された。