Radioactive Waste Management by Materials Processing

[2401-06-05] Compositional design of iron phosphate-based glasses for nuclear waste immobilization by melt-quenching process

○Naoto Kitamura¹, Hiromichi Takebe¹ (1. Ehime University)

Chairman: Nobuaki Sato (Tohoku University)

Keywords:Iron phosphate glass, Radioactive waste, Composition dependence, Microstructure, Water durability

近年、福島第一原子力発電所で発生した二次放射性廃棄物など、従来の固化ガラスでは処理困難な成分を含む廃棄物が発生しており、その処理が喫緊の課題となっている。この特殊な廃棄物の処理に、鉄リン酸塩ガラスを新規の固化媒体候補として選択し、放射性廃棄物固化ガラスとして用いるための組成設計を行った。試料は溶融凝固法によって作製され、溶融過程での硫酸成分の揮発によってBaO−FeO−Fe₂O₃−P₂O₅ (BFFP)ガラスが得られた。作製したBFFPガラスについて、廃棄物固化ガラスに必要な特性として、高温での耐結晶化性と耐水性を評価した。特性とガラス構造の関係およびガラス構造の組成依存性から、廃棄物成分を含有した上で良好な特性を有するための組成最適化を検討した。組成最適化されたBFFPガラスは、水への浸漬時間に伴う溶出量の値が、初期の溶出課程を除きほとんど変化しない。浸出試験後の試料表面にはナノオーダーの厚みの反応層が形成しており、水への溶出を防ぐ保護層として機能することがわかった。反応層の微細構造解析およびアルカリ金属・アルカリ土類金属酸化物の添加効果から、反応層形成に必要な組成条件を明らかにした。