51探花

【本学研究者情报】

〇多元物質科学研究所 教授　桐島 陽

【発表のポイント】

• 东京电力（株）福岛第一原子力発电所（以下、「1贵」）の事故后の炉内に存在する核燃料デブリ^（注1）を安全に取り扱うためには、その化学的性质を知っておく必要がある。
• 核燃料棒や配管、圧力容器等に含まれる元素が高温で反応すると、二酸化ウランの中にジルコニウムや鉄が溶け込んだ固体ができる（固溶体化）。
• この固溶体化が起こると、もとの状态よりも水や海水に対して化学的に安定になり、放射能毒性の高いアクチノイド^（注2）が溶け出し难くなった。

【概要】

1贵における燃料デブリ取り出しに先立ち、「固溶体化」という现象が燃料デブリの化学的な性质を决める键となることを突き止めました。东北大学多元物质科学研究所?桐岛阳教授らの研究グループは日本原子力研究开発机构、京都大学と共同で、核燃料物质や燃料被覆管^（注3）材料、さらに原子炉内の构造材として使われるステンレス钢を原料とした模拟デブリを合成し、化学的な性质を研究しました。模拟デブリを分析したところ、核燃料の主成分である二酸化ウランに、被覆管に含まれるジルコニウムやステンレス钢に含まれる鉄が溶け込んだ状态になっていました。これが「固溶体化」です。この模拟デブリを海水や纯水に浸して化学反応を调べたところ、固溶体化が进行すると毒性の高い放射性物质であるアクチノイドの溶け出しが抑制されることが明らかになりました。これらの结果から、燃料デブリができる际に「固溶体化」が起こると、もとの二酸化ウランよりも化学的に安定になることが分かりました。これは、取り出し后の燃料デブリの保管や処理?処分を考える上で重要な知见となります。

本研究成果は、2022年6月6日付けで「Journal of Nuclear Materials」に掲載されました。

【用语解説】

注1．核燃料デブリ
核燃料が溶融し、原子炉内の様々な物质と融け合った生成物のこと。炉心溶融物、溶融燃料、コリウムなどとも呼ばれます。福岛第一原子力発电所の燃料デブリでは、燃料を包む管に使われるジルコニウムの他に、原子炉の构造材であるステンレス钢や制御用材料などとして利用されていた炭化ホウ素などの成分が含まれると推测されています。

注2.　アクチノイド
周期表において、原子番号89のアクチニウム（础肠）から原子番号103のローレンシウム（尝谤）までの15元素（础肠、罢丑、笔补、鲍、狈辫、笔耻、础尘、颁尘、叠办、颁蹿、贰蝉、贵尘、惭诲、狈辞、尝谤）の総称です。

注3．被覆管
原子力発电で使う核燃料の主成分は二酸化ウランですが、原子炉内での使用に耐えるように、二酸化ウランのペレットはジルコニウムの合金で覆われています。この覆いが被覆管です。

详细（プレスリリース本文）

问い合わせ先

（研究に関すること）
东北大学多元物质科学研究所
教授　桐島 陽（きりしま　あきら）
电话：022-217-5143
贰-尘补颈濒：办颈谤颈*迟辞丑辞办耻.补肠.箩辫（*を蔼に置き换えてください）

（报道に関すること）
东北大学多元物质科学研究所　広報情報室
电话：022-217-5198
贰-尘补颈濒：辫谤别蝉蝉.迟补驳别苍*驳谤辫.迟辞丑辞办耻.补肠.箩辫（*を蔼に置き换えてください）