High-precision thermal property measurements of glass for solidification of radioactive waste -Aiming to construct a thermophysical property prediction system

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高レベル放射性廃棄物処理において、固化用ガラス作製時に安定した溶融炉の操業が困難なことが最も懸念されている。こうした溶融炉の正確な制御あるいはガラス作製時のトラブルを防ぐため、ガラス融体の熱伝導率と電気伝導率を操業前に把握する技術が求められている。より具体的には、ガラス融体の熱伝導率、電気伝導率を実測により高精度に評価し、NMR等を用いて推定したガラス融体のネットワーク構造から熱伝導のメカニズムを明らかにすることで、実操業におけるホウケイ酸塩融体の物性を把握できるデータベースを構築することが求められている。そこで、本研究では、従来測定が困難とされてきたケイ酸塩融体の比熱、密度、熱浸透率、電気伝導率を高精度に実測することを目指してきた。これまで、アルカリケイ酸塩およびアルカリアルミノケイ酸塩融体の熱浸透率を表面加熱・表面検出レーザフラッシュ法にて測定し、密度と比熱の値を用いて熱伝導率を評価した。3回以上の測定を行い、熱伝導率に再現性があること、Li系はNa系、K系よりも熱伝導率が大きいことが明らかとなった。また、セシルドロップ法にてアルカリケイ酸塩およびアルカリアルミノケイ酸塩融体の密度を測定し、再現性のある値で密度を算出することが可能となった。さらに、温度変調DSCを用いてホウケイ酸塩融体の比熱測定も実施しており、想定されるケイ酸塩融体の比熱の値および温度依存性が得られている。一方、電気伝導率測定装置の開発においては、昨年度設計した電気伝導率測定装置の整備に着手したが、加熱をする際の制御機構に改良する余地が残されており、ケイ酸塩融体の電気伝導率測定には至っていない。