報告書番号

W96015

タイトル（和文）

低レベル放射性廃棄物のプラズマ溶融技術の開発（その１０）－廃棄物の組成がＣｓの蒸発挙動に与える影響－

タイトル（英文）

DEVELOPMENT OF PLASMA MELTING TEECHNOLOGY FOR TREATMENT OF LOW-LEVEL RADDIOACTIVE WASTE (PART 10) -EFFECTS OF SLAG COMPOSITION VAPORIZATION RATE OF CS-

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

低レベル放射性雑固体廃棄物のプラズマ溶融処理時におけるセシウムの蒸発挙動に与える廃棄物組成などの処理条件の影響を模擬核種を用いたコールド試験により検討した。１００ｋＷ級プラズマ溶融処理実験装置を用いて，１０ｋｇの鉄と粒状の混合酸化物（Ｆｅ２Ｏ３，Ａｌ２Ｏ３，ＳｉＯ２，ＣａＯ）に非放射性の模擬核種を添加した試料を窒素雰囲気で溶融し，Ｃｓの溶融時の蒸発挙動を検討した。溶融試料の重量を３ｋｇ一定として溶融試料の組成を変化させて溶融処理した結果，溶融時のＣｓの蒸発速度を１次の反応速度式で近似した時の蒸発速度定数として（４．０１～７．１）×１０－６（ｍ／ｓ）の値を得た。蒸発速度定数の値はＣｓ初期濃度に依存せず，スラグの（％ＣａＯ）／（％ＳｉＯ２）で表す塩基度と（％ＣａＯ＋％ＦｅＯ）／（％ＳｉＯ２＋％Ａｌ２Ｏ３）で表す塩基度の増加に伴いそれぞれ増加することが明らかとなった。Ｃｓのスラグ層への捕捉率が５０％近くなるスラグ組成の領域では，各塩基度の増加に伴う蒸発速度定数の増加率をそれぞれ線形で評価することで，蒸発速度定数を各塩基度の値から精度良く推定する実験式を得た。この結果から，廃棄物重量などの処理条件を一定とした場合には，溶融試料の各塩基度の値からＣｓのスラグ層への捕捉率を推定できるとともに，Ｃｓの捕捉率を高めるためには，廃棄物中の酸性成分（Ａｌ２Ｏ３，ＳｉＯ２）を増加させることが有効で

概要 （英文）

TO ESTABLISH A METHOD FOR PREDICTING THE CS ENTRAPMENT RATE IN THE SLAG LAYER IN PLASMA MELTING OF LOW-LEVEL MISCEELLANEOUS SOLID WASTES, THE EFFECTS OF THE WASTE COMPONENTS FORMING EACHSLAG LAYER ON THE VAPORIZATION BEHAVIOR OF CS WERE INVESTIGATED USING SIMULATED WASTE MATERIALS. TEN KILOGRAMS OF CARBON STEEL AND 3 KG OF VARIOUS GRANULAR OXIDE MIXTURES (FE2O3,AL2O3,SIO2 AND CAO) CONTAINING NON-RADIOACTIVE CESIUM NITRATE WERE MELTED BY A DC TRANSFER PLASMA OF 60 KW MAXIMUM POWER IN A NITROGEN ATMOSPHERE TO MEASURE CS VAPORIZATION. THE VAPORIZATION RATE CONSTANT VALUES OBTAINED BY APPROXIMATING CS VAPORIZATION USING A FIRST-ORDER REACTION RATE FORMULA WERE (4.01 7.1) 10-6(M/S). SINCE THE EVAPORATION RATE CONSTANT WAS NOT AFFECTED BY THE VISCOSITY OF THE SLAG, ON WHICH THE CS TRANSFER RATE IN THE SLAG DEPENDS, THE CS EVAPORATION PHENOMENON FROM THE SLAG CAN BE ESTIMATED TO BE CONTROLLED BY THE EVAPORATION STEP FROM THE SLAG SURFACE. WE FOUND THAT THEVAPORIZATION RATE CONSTANT OF CS DID NOT DEPEND ON THE INITIAL CS CONTENT, AND INCREASED WITH THE INCREASE OF SLAG BASICITIES B2 (%CAO/%SIO2)AND B4 (%CAO+%FEO)/(%SIO2+%AL2O3) RESPECTIVELY. WE PROPOSE AN EXPERIMENTAL EQUATION FOR ESTIMATING THE VAPORIZATION RATE CONSTANT FROM THE VALUES OF BASICITIES B2 AND B4 BY LINEARLY EVALUATING THEINCREASE RATIO OF THE VAPORIZATION RATE CONSTANT WITH THE INCREASE OF THE RESPECTIVE SLAG BASICITIES FOR THE SLAG COMPOSITIONS USED IN THIS STUDY.

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