次世代再処理ガラス固化技術基盤研究の全体概要について
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カテゴリ: 第13回
1.緒言
次世代再処理ガラス固化技術基盤研究事業は、経済産 業省資源エネルギー庁からの委託事業であり、株式会社 IHI、日本原燃株式会社、国立研究開発法人日本原子力研 究開発機構、一般財団法人電力中央研究所が共同受託し ている(Fig.1 参照)。本事業では、これまで国内では開発 がなされていない原子力発電所および再処理工場で発生 する低レベル廃棄物を対象として、減容率が高く、より 安定した廃棄体をするためのガラス固化技術の基盤整備 を行うことを目的としている。また、本基盤整備で得ら れた知見を高レベル廃液のガラス固化の高度化にも反映 し、より多くの廃棄物成分をガラスに取り込む技術(高 充填化)やガラス溶融炉の運転制御技術の向上にも利用 する。本稿では、事業の全体概要について報告する[1, 2]。 本事業の全体工程をTable2に示す。
Fig.1 Framework of the programs Table1 Schedule 実施項目 年度 平成26年度 平成27年度 平成28年度 平成29年度 平成30年度 ガラス組成 事例調査 対象廃棄物・ガラス組成調査 の把握に向 けた調査・ ガラス固化試験 対象廃棄物選定・ガラス組成検討、1次サーベイ 試験データベース構築 概念検討 計算コード・既存DB統合、DB試作改良・高度化、実用化 ガラス溶融 事例調査 炉の運転制 御に係る調 査・試験 ガラス固化試験 組成変動考慮、2次サーベイ 溶融炉・運転技術調査 運転制御に係る基礎試験、解析評価 新マトリクス運転性評価(基礎試験) 運転制御に係る評価(小型炉試験) 新マトリクス運転性評価(小型炉試験 連絡先:三浦 吉幸 〒039-3212 青森県上北郡六ヶ所 村大字尾駮字沖付4番地104、日本原燃株式会社 E-mail:yoshiyuki.miura@jnfl.co.jp - 35 - 2.概要 2.1 ガラス組成の把握に向けた調査・試験 低レベル廃棄物ガラス固化の開発においては、国内の 原子力発電所および再処理工場から発生する廃棄物の組 成・性状、ガラス固化の適用性・減容効果等を評価して、 対象廃棄物としてイオン交換樹脂、高硝酸ナトリウム廃 液等を選定した。低レベル廃棄物は成分・性状が各廃棄 物で異なるため、それぞれに応じたマトリクス組成を検 討する必要があり、これまでに、一部廃棄物については、 Al2O3、B2O3等の成分添加および加熱溶融することにより ガラス化できる見通しを得ている。 高レベル廃液のガラス固化の高度化においては、現 行のガラスマトリクスと比較して2~3割程度、廃棄物を 高充填化できるガラスマトリクスの開発を目標としてい る。そのためには、廃棄物成分のうちガラスと相分離し やすいモリブデンのガラスへの溶解度を向上させる必要 がある。従来組成ベースのガラスマトリクスの改良(組 成比率の変更およびバナジウム添加)、鉄リン酸ガラスの 適用、耐水性のよいガラスセラミクスへの形成等の開発 を進めている。低レベルおよび高レベルのガラスマトリ クス候補は、一次サーベイ(廃棄物含有率等)、2 次サー ベイ(浸出率および運転評価に必要な物性)を行うこと で今後絞込みを行う計画である。なお、本研究成果で得 られたマトリクス組成、ガラス物性等のデータを集約・ 管理できるデータベースの構築を合わせて進めている。 2.2 ガラス溶融炉の運転制御に係る調査・試験 低レベル廃棄物のガラス固化の開発では、プラズマ溶 融炉(Fig.2参照)、CCIM(Cold Crucible Induction Melter) およびLFCM(Liquid Fed Joule-heated Ceramic Melter) を、高レベル廃液のガラス固化の高度化では LFCMを 試験対象の溶融炉として選定し、本研究で開発したガラ スマトリクスについて、それぞれの溶融炉形式で運転制 御方法を確認している。また、高レベル廃液ガラス固化 の高度化においては、高充填時における運転制御方法の 検討(ガラス原料供給形態、処理能力向上対策)を進め ており、基礎試験(坩堝試験、管状炉試験)および小型 炉試験で検証をしている。 本稿での報告内容は、資源エネルギー庁委託事業であ る平成 26 年度および平成 27 年度次世代再処理ガラス固 化技術基盤研究事業の成果の一部である。 Fig.2 Vitrification test of burned ash by small scale plasma melting furnace 参考文献 [1] 株式会社 IHI, 日本原燃株式会社, 独立行政法人日本 原子力研究開発機構, 一般財団法人電力中央研究 所:“平成 26 年度次世代再処理ガラス固化技術基盤 研究事業 事業報告書” (2014) [2] 株式会社 IHI, 日本原燃株式会社, 国立研究開発法人 日本原子力研究開発機構, 一般財団法人電力中央研 究所:“平成 27 年度次世代再処理ガラス固化技術基 盤研究事業(ガラス固化技術の基盤整備) 事業報 告書” (2015) - 36 -“ “次世代再処理ガラス固化技術基盤研究の全体概要について“ “三浦 吉幸,Yoshiyuki MIURA,福井 寿樹,Toshiki FUKUI,牧 隆,Takashi MAKI,三浦 信之,Nobuyuki MIURA,塚田 毅志,Takeshi TSUKADA
次世代再処理ガラス固化技術基盤研究事業は、経済産 業省資源エネルギー庁からの委託事業であり、株式会社 IHI、日本原燃株式会社、国立研究開発法人日本原子力研 究開発機構、一般財団法人電力中央研究所が共同受託し ている(Fig.1 参照)。本事業では、これまで国内では開発 がなされていない原子力発電所および再処理工場で発生 する低レベル廃棄物を対象として、減容率が高く、より 安定した廃棄体をするためのガラス固化技術の基盤整備 を行うことを目的としている。また、本基盤整備で得ら れた知見を高レベル廃液のガラス固化の高度化にも反映 し、より多くの廃棄物成分をガラスに取り込む技術(高 充填化)やガラス溶融炉の運転制御技術の向上にも利用 する。本稿では、事業の全体概要について報告する[1, 2]。 本事業の全体工程をTable2に示す。
Fig.1 Framework of the programs Table1 Schedule 実施項目 年度 平成26年度 平成27年度 平成28年度 平成29年度 平成30年度 ガラス組成 事例調査 対象廃棄物・ガラス組成調査 の把握に向 けた調査・ ガラス固化試験 対象廃棄物選定・ガラス組成検討、1次サーベイ 試験データベース構築 概念検討 計算コード・既存DB統合、DB試作改良・高度化、実用化 ガラス溶融 事例調査 炉の運転制 御に係る調 査・試験 ガラス固化試験 組成変動考慮、2次サーベイ 溶融炉・運転技術調査 運転制御に係る基礎試験、解析評価 新マトリクス運転性評価(基礎試験) 運転制御に係る評価(小型炉試験) 新マトリクス運転性評価(小型炉試験 連絡先:三浦 吉幸 〒039-3212 青森県上北郡六ヶ所 村大字尾駮字沖付4番地104、日本原燃株式会社 E-mail:yoshiyuki.miura@jnfl.co.jp - 35 - 2.概要 2.1 ガラス組成の把握に向けた調査・試験 低レベル廃棄物ガラス固化の開発においては、国内の 原子力発電所および再処理工場から発生する廃棄物の組 成・性状、ガラス固化の適用性・減容効果等を評価して、 対象廃棄物としてイオン交換樹脂、高硝酸ナトリウム廃 液等を選定した。低レベル廃棄物は成分・性状が各廃棄 物で異なるため、それぞれに応じたマトリクス組成を検 討する必要があり、これまでに、一部廃棄物については、 Al2O3、B2O3等の成分添加および加熱溶融することにより ガラス化できる見通しを得ている。 高レベル廃液のガラス固化の高度化においては、現 行のガラスマトリクスと比較して2~3割程度、廃棄物を 高充填化できるガラスマトリクスの開発を目標としてい る。そのためには、廃棄物成分のうちガラスと相分離し やすいモリブデンのガラスへの溶解度を向上させる必要 がある。従来組成ベースのガラスマトリクスの改良(組 成比率の変更およびバナジウム添加)、鉄リン酸ガラスの 適用、耐水性のよいガラスセラミクスへの形成等の開発 を進めている。低レベルおよび高レベルのガラスマトリ クス候補は、一次サーベイ(廃棄物含有率等)、2 次サー ベイ(浸出率および運転評価に必要な物性)を行うこと で今後絞込みを行う計画である。なお、本研究成果で得 られたマトリクス組成、ガラス物性等のデータを集約・ 管理できるデータベースの構築を合わせて進めている。 2.2 ガラス溶融炉の運転制御に係る調査・試験 低レベル廃棄物のガラス固化の開発では、プラズマ溶 融炉(Fig.2参照)、CCIM(Cold Crucible Induction Melter) およびLFCM(Liquid Fed Joule-heated Ceramic Melter) を、高レベル廃液のガラス固化の高度化では LFCMを 試験対象の溶融炉として選定し、本研究で開発したガラ スマトリクスについて、それぞれの溶融炉形式で運転制 御方法を確認している。また、高レベル廃液ガラス固化 の高度化においては、高充填時における運転制御方法の 検討(ガラス原料供給形態、処理能力向上対策)を進め ており、基礎試験(坩堝試験、管状炉試験)および小型 炉試験で検証をしている。 本稿での報告内容は、資源エネルギー庁委託事業であ る平成 26 年度および平成 27 年度次世代再処理ガラス固 化技術基盤研究事業の成果の一部である。 Fig.2 Vitrification test of burned ash by small scale plasma melting furnace 参考文献 [1] 株式会社 IHI, 日本原燃株式会社, 独立行政法人日本 原子力研究開発機構, 一般財団法人電力中央研究 所:“平成 26 年度次世代再処理ガラス固化技術基盤 研究事業 事業報告書” (2014) [2] 株式会社 IHI, 日本原燃株式会社, 国立研究開発法人 日本原子力研究開発機構, 一般財団法人電力中央研 究所:“平成 27 年度次世代再処理ガラス固化技術基 盤研究事業(ガラス固化技術の基盤整備) 事業報 告書” (2015) - 36 -“ “次世代再処理ガラス固化技術基盤研究の全体概要について“ “三浦 吉幸,Yoshiyuki MIURA,福井 寿樹,Toshiki FUKUI,牧 隆,Takashi MAKI,三浦 信之,Nobuyuki MIURA,塚田 毅志,Takeshi TSUKADA