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論文

Solidification and stabilization of strontium and chloride ions in thermally treated calcium aluminate cement modified with or without sodium polyphosphate

入澤 啓太; 並木 仁宏*; 谷口 拓海; Garcia-Lodeiro, I.*; 木下 肇*

Cement and Concrete Research, 156, p.106758_1 - 106758_8, 2022/06

https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2022.106758
 被引用回数：12 パーセンタイル：57.09(Construction & Building Technology)

多くの$$^{90}$$Srで汚染された放射性廃棄物のセメント化は挑戦的であり、ポリリン酸ナトリウムで修飾されたカルシウムアルミネートセメント(CAP)の活用が期待できる。本研究は、20$$^{circ}$$Cの閉鎖系と90$$^{circ}$$Cの開放系で作製したカルシウムアルミネートセメント(CAC)とCAP中のSr$$^{2+}$$とCl$$^{-}$$の固化と安定化に関して調査した。浸漬試験の結果、Sr$$^{2+}$$イオンはCACよりもCAPで非常に効果的に安定化できることを示した。一方、Cl$$^{-}$$イオンの安定化は、20$$^{circ}$$Cの閉鎖系のCACが最も効果的であった。CAC中に形成されるフリーデル氏塩がCl$$^{-}$$イオンの固定に寄与していることが考えられる。CAPによるCl$$^{-}$$イオンの安定化はCACよりも効果的ではなかったが、熱処理によって改善する傾向がみられた。これはCAP中のCl$$^{-}$$イオンは結晶性の低いアパタイト構造中に組み込まれていることを示唆している可能性がある。

論文

Heat treatment of phosphate-modified cementitious matrices for safe storage of secondary radioactive aqueous wastes in Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant

入澤 啓太; 谷口 拓海; 並木 仁宏; Garc$'i$a-Lodeiro, I.*; 大杉 武史; 榊原 哲朗; 中澤 修; 目黒 義弘; 木下 肇*

Proceedings of 2017 International Congress on Advances in Nuclear Power Plants (ICAPP 2017) (CD-ROM), 6 Pages, 2017/04

東京電力福島第一原子力発電所から発生する汚染水二次廃棄物の安全な貯蔵のために、リン酸セメントを用いて低含水固化技術を開発している。従来のセメントシステムは水和反応を経由して固化し、一定量の水の要求と含有を必要とする。しかしながら、リン酸セメントは酸塩基反応を経由して固化する。それゆえ、水は作業性の観点から必要とされているだけである。水分量が低減されたリン酸セメントシステムは放射性廃棄物による水の放射線分解で発生する水素ガスを低減できるため、安全な貯蔵に貢献できる。本研究は、異なる温度(60, 90, 120$$^{circ}$$C)の開放系及びリファレンスとして20$$^{circ}$$Cの閉鎖系で養生したカルシウムアルミネートセメント(CAC)とリン酸添加CAC(CAP)の含水率と特性を調査した。CACとCAP中の水分量は時間経過に伴い減少した。$$geq$$ 90$$^{circ}$$Cにおいて、CAPはCACよりも低い含水率を得た。CAC中の自由水は、加熱処理により構造水に転換したが、CAPでは生じなかった。ハイドロキシアパタイトの前駆相である正リン酸塩が20, 60$$^{circ}$$CのCAP中で発見され、90$$^{circ}$$Cでは正リン酸塩とハイドロキシアパタイトの混合物が発見された。120$$^{circ}$$CのCAP中のリン酸生成物は、20, 60, 90$$^{circ}$$CのCAPと比較して異なるリン酸塩からなるようにみえる。

口頭

Effect of phosphate modification on incorporation of caesium nitrate by calcium aluminate cement

入澤 啓太; Mcgahan, M.*; 目黒 義弘; 木下 肇*

no journal, , 

Calcium aluminate cement modified with phosphate (CAP) has been studied as one of the alternative cementitious matrices for the encapsulation of nuclear wastes, especially those containing reactive metals. Our previous study indicated a potential advantage in phosphate modification of this system for incorporation of CsNO$$_{3}$$. $$^{137}$$Cs is one of the key radioactive nuclides which causes the majority of the radioactivity in the earlier age of nuclear wastes, yet difficult to incorporate into cement systems due to the mobile nature of an alkaline element. The present study investigates the compositional effects on the CAP system, focusing on the effects of phosphate on the incorporation of CsNO$$_{3}$$. The CAP samples were prepared by mixing calcium aluminate cement (CAC) with the aqueous solution of sodium polyphosphate and CsNO$$_{3}$$. In order to keep the weight % of CsNO$$_{3}$$ constant in the prepared samples, the total weight of the matrix forming reagents (CAC and phosphate) were kept constant, as well as that of water. Only the balance between CAC and phosphate was changed to study the compositional effects. All samples were cured up to 28 days in a sealed container under ambient condition.

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