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論文

Influence of adsorption of molecular iodine onto aerosols on iodine source term in severe accident

石川 淳; 伊藤 裕人; 丸山 結

Proceedings of 23rd International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-23) (DVD-ROM), 6 Pages, 2015/05

Two tests performed in the THAI-2 project of the OECD/NEA on the adsorption of molecular iodine onto chemically inactive and active aerosols were analyzed with ART code for analysis of transportation of radioactive materials during a severe accident in order mainly to estimate adsorption velocities of I$$_{2}$$ onto the aerosols. The results of the analysis for aerosol characteristics including airborne concentration and size distribution were reasonably agreed with the measured tendencies. The total surface areas of the aerosols, contributing to physisorption and chemisorption of I$$_{2}$$, were evaluated to be comparable with the surface area of the THAI test vessel wall. It was found that, giving the adsorption velocity onto aerosol at 10$$^{-5}$$ through 10$$^{-4}$$ m/s, the decreasing tendency in the airborne concentration of I$$_{2}$$ was well reproduced for the test with chemically inactive aerosol. The present analysis also indicated that the adsorption velocity in the test with chemically active aerosol was estimated to be larger than that in the test with chemically inactive aerosol by two orders.

報告書

ニアフィールドにおけるアクチニドコロイドの移行に関する研究(V)

長崎 晋也*

JNC-TJ8400 2000-004, 32 Pages, 2000/02

JNC-TJ8400-2000-004.pdf:0.69MB

NpO2+のイライトへの吸着平衡ならびに吸着速度をpH=6において測定した。測定した吸着データはLangmuir型ではなく、Langmuir-Freundlich型の吸着等温線でフィッティングできることがわかった。フィッティングパラメータである不均質係数は0.89+-0.05であり、affinity spectraの半値幅(HWHM)はlog単位で0.19であった。このことは、本研究で使用したイライトの表面はNpO2+の吸着に対して比較的不均質性が弱いことを示している。またkinetic spectraから、NpO2+はイライトの外表面に吸着するが、層間には吸着しないことがわかった。kinetic spectraのHWHMは0.18logであった。HWHMがaffinity spectraと同程度であったことは、同じ吸着サイトの影響を受けている可能性を示唆するものである。平度であったことは、同じ吸着サイトの影響を受けている可能性を示唆するものである。平均の吸着速度の温度依存性から、吸着の見かけのエンタルピーとエントロピーはそれぞれ、37+-3kj/molと-69+-7j/mol・Kと評価された。このエンタルピーの値は、吸着プロセスがイライト表面の境膜における拡散律速であることを示している。また、Na型モンモリロナイトへのNpO2+とNp(V)炭酸錯体(主にNpO2CO3-)の吸着平衡と吸着速度についても、同様にaffinity spectraとkinetic spectraを適用して評価を行った。

論文

Applicability of insoluble tannin to TRU aqueous waste treatment in NUCEF; Improvement of breakthrough capacity by temperature control

松村 達郎; 臼田 重和; 前多 厚

Proc. of 7th Int. Conf. on Radioactive Waste Management and Environmental Remediation (ICEM'99)(CD-ROM), 3 Pages, 1999/00

NUCEFで発生する硝酸系TRU含有廃液を処理するため減容性に優れた不溶性タンニンのTRU吸着特性に関する研究を進めている。すでに低硝酸濃度においてAmの分配係数が10$$^{3}$$ml/g以上で実用的な破過容量を持つことを見いだしている。しかし、吸着速度が遅いためカラム通液流速増加時に破過容量が急速に低下することが予想される。これは処理設備のスループット向上及びコンパクト化の障害となる。そこで、これを改善するためカラム温度を高くすることによって吸着速度を向上させることを試みた。その結果、温度が高くなると破過容量が向上することが見いだされ、温度コントロールによる破過容量の向上の見通しを得ることができた。吸着特性は、さまざまな条件によって変化することが予想され、不溶性タンニン自体の改良の可能性もある。今後、不溶性タンニンをNUCEFのTRU廃液処理に適用するため、さらに基礎データを取得する予定である。

報告書

ラジウム吸着材の開発研究

杉原 陽一郎*; 向井 克之*; 二宮 一朗*

PNC-TJ6357 97-001, 40 Pages, 1997/03

PNC-TJ6357-97-001.pdf:1.52MB

ダム廃水に含まれる微量のラジウムを対象として、高選択高性能ラジウム吸着剤の開発を行った。金属担持型の吸着剤数種を調整し、ラジウム吸着性能を比較した結果、従来のTi型吸着剤が最も優れていることが確認された。このためTi型吸着剤の詳細な製造条件の検討を実施した。吸着剤の母体としては、ポーラス型樹脂が廃水の処理速度の面でゲル型樹脂より優れていた。ポーラス型樹脂ベースのTi型吸着剤では、SV40の高流速条件下でも安定したラジウムの除去が可能で、破過容量も7500l/l-R以上であり、従来のゲル型と比べ3倍以上まで増加した。また、Ti型吸着剤を水熱処理することにより、吸着剤の酸安定性が著しく向上することを見出した。この結果、水熱処理した吸着剤の場合、脱離液として希塩酸とアリカリ土類金属塩の混合溶液を使用すると、Tiの溶出が1%以下になりラジウムを選択的に脱離することが可能となった。その他、ラジウムの吸着条件についても検討した結果、無機塩、pH及び通液速度の影響等が明らかとなった。

報告書

水理地球化学的不均質場における物質移行及びニアフィ-ルドにおけるFP元素の移行挙動に関する研究(研究委託内容報告書)第I分冊水理地球化学的不均質場における物質移行

池田 孝夫*; 吉田 英爾*

PNC-TJ1281 97-001, 98 Pages, 1997/03

PNC-TJ1281-97-001.pdf:3.5MB

本研究は、MACROII吸着試験として実施されたバッチおよびカラム試験について、その結果を評価する際の目的および定量的アプローチに関して検討を行ったものである。具体的には、まずバッチ及びカラム試験における吸着過程に対してある範囲の数学モデル候補を使用し、「フィッティング」実習によって最適モデルを選定する方法について検討を進めた。ここでの「フィッティング」とは、同じサンプルについて同じ条件のもとで実施された実験に対して実験結果を解析し、次第に複雑化する一連の試験において各候補モデルの相対的な正確さを評価することを意味する。具体的には、以下の手順により評価を行った。1.吸着平衡過程に対する時間スケールを決定するためのバッチ試験結果の範囲解析2.モデル平衡等温線及びバッチ試験等温線の比較3.吸着速度論を決定するための、モデル濃度・時間曲線のバッチ試験で測定された濃度・時間データへの「フィッティング」4.長さスケールの影響を決定するためのカラム試験結果の範囲解析5.吸着と他の移行過程との相互作用を決定するための、モデル破過曲線のカラム試験破過曲線への「フィッティング」本研究においては、上記の手順に基づき試計算を実施している。具体的には、各モデルに基づき濃度の経時変化あるいは破過曲線を自動的に生成するソフトウエアと、この生成されたデータをバッチ試験及びカラム試験から得られたデータにより非線形フィッティングするソフトウエアとによりステップ3及びステップ5のフィッティングを実施した。実際にはこの2つのソフトウエアは、ひとつのソフトウエアにパッケージ化されておりフィッティングは自動的に行われた。またこの試計算からは、測定誤差に関する情報が利用可能な場合には、さらに様々な情報を得ることが可能であることが確認された。したがって、将来的により多くの実験データが利用可能となった場合には、本研究の成果はより広範囲に利用可能となるものと考えられる。また本研究では、MACRO-II試験装置における吸着試験について、2次元のシミュレーションを実施し、その有用性について検討を行った。

報告書

ニアフィールドにおけるアクチニドコロイドの移行に関する研究

鈴木 篤之*; 長崎 晋也*

PNC-TJ1602 96-001, 67 Pages, 1996/03

PNC-TJ1602-96-001.pdf:1.42MB

天然バリアを構成する岩盤の中で人工バリアに交差した亀裂では、亀裂中のある領域まではベントナイトで充填されているものと考えられている。人工バリア中での放射性核種の拡散は亀裂充填ベントナイト中を移行し、亀裂ネットワーク中の地下水流に放出されるが、こうした核種移行プロセスは人工バリアと天然バリアとの間の掘削影響領域に影響されることが予想される。しかし、このプロセスは非常に複雑であるため、掘削影響領域を模擬しアクチニド元素の吸着やコロイド形成機構等を考慮した実験並びにモデルに基づいた数値解析が必要である。そこで本研究では、ベントナイトで充填された仮想的な岩盤亀裂中での種々の酸化還元電位(Eh)に対して、アメリシウム、ネプツニウムの吸着分配係数を実験により測定した。このとき、Ehの関数として実験的に求められたKdを用いることにより、ベントナイトで満たされた亀裂中での放射性核種の移行を数値的に評価することができる。ベントナイトで満たされた亀裂中から天然バリア内亀裂ネットワークへの物質輸送についてシミュレーション解析を行った結果、ウランの同位体と娘核種の移行には影響がないことがわかった。さらに、遺伝的アルゴリズムとファジー理論との融合による解析手法を用いて人工バリアにおける放射性核種の移行に関する不確実性解析を行った。

論文

Recovery of hydrogen isotopes and impurity mixture by cryogenic molecular sieve bed for GDC gas cleanup

榎枝 幹男; 河村 繕範; 奥野 健二; 田中 健一*; 植竹 満*; 西川 正史*

Fusion Technology, 28(3), p.591 - 596, 1995/10

ITERではグロー放電洗浄ガラスからのトリチウム回収プロセスとして低温モレキュラーシーブ吸着塔を有力候補としている。本研究では、ベンチスケール実験により、実ガス条件を模擬したガスの吸着特性について、実験データを得、低温吸着塔のH$$_{2}$$HTガスと不純物メタンの混合ガスの吸着特性を明らかにしたものである。実験結果によると、H$$_{2}$$,HT等水素同位体ガスはメタンに先行して吸着が進行し、遅れて吸着したメタンは先行して吸着している水素同位体ガスを追い出し吸着する。これらの過程は、ラングミュア式の多成分系等温式とボハートアダムスの吸着速度式を用いてモデル化され、よく実験結果を再現計算することができた。メタン濃度が100ppmレベルまで低濃度であれば、水素同位体の低温モレキュラーシーブ塔への吸着ダイナミックスは影響を受けず、トリチウムの回収除去性能は、純成分の場合に比べて劣らない。

報告書

不溶性タンニンによる廃液処理プロセス開発-バッチ式Pu吸着基礎試験-

沼田 浩二; 高橋 芳晴; 根本 剛; 都所 昭雄

PNC-TN8430 93-001, 37 Pages, 1993/04

PNC-TN8430-93-001.pdf:0.34MB

プルトニウム第二、第三開発室等のプルトニウム燃料施設から発生する硝酸プルトニウム及びウラニルを含む放射性廃液は、現在プルトニム廃液処理設備において凝集沈殿処理(Fe共沈法)、キレート樹脂吸着法等の併用で処理を行っている。しかし、本処理に伴って発生するスラッジ、廃樹脂等の副生物は、乾固物の形としたのち放射性固体廃棄物として貯蔵しているため、その最終処理には未だ手をつけていない。長期的展望に立てば、このような副性物の発生しない或いは発生しても最小限度に留めるような処理プロセスの開発が望まれており、今回その一環として不溶性タンニンを用いたノンスラッジ廃液処理プロセスの基礎試験に着手した。本試験では、一般に金属イオンに対する吸着性が良く、かつ焼却処理の容易な不溶性タンニンを用いてプルトニウムの吸着率に及ぼす廃液のpH依存性、最大プルトニウム吸着率、不溶性タンニンに対するプルトニウム飽和吸着量等の基礎試験を行った。その結果次のようなことが明らかになった。1)吸着率に及ぼす廃液のpH依存性が少ない。2)廃液中の$$alpha$$放射能濃度が640Bq/ml以下の場合、不溶性タンニン100mgに対する吸着率は99%以上である。3)不溶性タンニン100mgあたりの最大吸着$$alpha$$線放射能量は、1.85x10/SUP8/Bqであり、プルトニウムに換算すると17.5mgである。このように、本設備のノンスラッジ廃液処理プロセス化を進める上での不溶性タンニンに対する基礎データが得られた。今後、カラム試験を通して具体的なフローシートスタディを行う計画である。

報告書

高レベル廃液ガラス固化体の熱水反応条件下における安全性に関する研究(IV) 昭和59年度

鈴木 篤之*; 梅木 博之*; 榎田 洋一*; 岡本 毅*

PNC-TJ160 85-05, 132 Pages, 1985/03

PNC-TJ160-85-05.pdf:2.41MB

1 ガラス固化体の長期浸出挙動 MCC-1テスト法に準拠した方法を用い、静水系における長期浸出実験($$sim$$300日)を行った。実験ではガラス表面積対液量比(SA/V)を0.1cm/SUP-1、0.2cm/SUP-1、1.0cm/SUP-1と変えてその影響を調べ、またバルク試料と粉末試料とを比較した。温度は90度Cである。ガラス成分のうち、Si、Na、Cs、Sr、Uの期浸出挙動について調べたが、その結果一般に浸出量はバルク試料の方が粉末試料より大きい傾向を示した。この原因としては、濃度がまだ充分飽和していないこと、あるいは飽和濃度がSA/Vに依存する可能性があることが上げられる。またSi、Csについては簡単な物質収支モデルによる解析を試み、そのモデルによって実験値をうまく表すことができたが、求められた飽和濃度は他の報告に見られる値に比べて小さくなった。これは、実験方法・ガラス組成が若干異なることによるものと思われる。2 花崗岩の核種収着作用 花崗岩の薄片試量を用いたCsの収着実験を行ない、岩体内の有効拡散空隙を評価した。花崗岩薄片の厚さは0.7$$sim$$7.0mmとし、濃度依存性を調べるために3.84x10/SUP-4$$sim$$5x10/SUP3 g/mlの濃度範囲のCsCl溶液を用いた。約1500時間の実験で収着は平衡に達したと見なすことができ、花崗岩単位重量当りの平衡収着量は薄片厚の増加に従って減少した。このことは、花崗岩の有効拡散空隙が岩体内で均一ではないことを示している。そこで有効拡散空隙が表面からの距離に従って減少するモデルを考え、それによって実験値をうまく表すことができた。また平衡収着量の濃度依存性については、実験の範囲でフロインドリッヒの式q=$$alpha$$C$$beta$$を用いてよく近似でき、パラメタ$$alpha$$$$beta$$の値はそれぞれ2.29、0.75となった。

論文

Removal of tritiated water vapor by molecular sieve 5A and 13X,silica gel and activated alumina

中島 幹雄; 立川 圓造

Journal of Nuclear Science and Technology, 19(7), p.571 - 577, 1982/00

 被引用回数:13 パーセンタイル:21.65(Nuclear Science & Technology)

シリカゲル、活性化アルミナ、およびモレキュラーシーブ13X,5Aによるトリチウム水の捕集を、カラム実験により調べた。トリチウムの吸着は一次の速度式により近似され、飽和吸着量および吸着速度定数を得た。各吸着剤の特性を、25$$^{circ}$$Cから80$$^{circ}$$Cまでのカラム温度範囲で比較検討した。また各吸着剤について破過曲線を求め、破過時間とカラムの長さとの関係を一次の速度式から導いた理論式の結果と比較し、良い一致を得た。

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