放射性核種の超長期安定固定材料：超構造を有するムラタイトの合成と構造解析

放射性核素超长期稳定固定材料：具有超结构的莫拉特石的合成及结构分析

• 批准号: 21K14707
• 负责人: 牧 涼介
• 金额: $ 3万
• 依托单位: Okayama University of Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K14707/
• 关键词: セラミック; シンロック固化体; 結晶構造; 蛍石型鉱物; 超格子構造; 高レベル放射性廃棄物(HLW); セラミックス; シンロック固化; 微構造; 蛍石型構造; ムラタイト; 結晶構造解析

多種類の放射性核種が含まれる高レベル廃棄物の安全かつ低コスト保管法の確立は日本における重要な課題となっている。シンロック固化技術は放射性廃棄物の長期保管方法の一種であり、固化体の候補の一つであるムラタイトは多くの元素を長期間安定に閉じ込めることが可能な次世代のセラミック固化体として期待されている。本研究は、ムラタイトの詳細な結晶構造を明らかにし、安定に閉じ込めることが可能な放射性核種について検討し、得られた結果を基に、多様な放射性核種を高密度に含有可能なムラタイトの合成法を開発することを目的としている。高レベル放射性廃液を模擬した非放射性溶液（模擬HLW）を用いることで、多様な元素から成るムラタイト基シンロック固化体を合成し、HLWの処分に向けた工学適用性について検討した。合成したムラタイト基シンロック固化体の詳細な微構造評価を行った結果、廃棄物負荷量10-40 wt%に対し、シンロック母材の組成を調整することで30 wt%まではムラタイト（特にM3結晶）を主要構成相とする固化体が得られた。放射性核種の代替元素として用いた廃棄物成分はそれぞれムラタイト、ジルコノライト、マグネットブランバイトおよびペロブスカイトなどの熱的・化学的に安定な結晶に固溶することが分かった。一方で、白金族元素はこれらのシンロックに固溶せず、PdO, Rh2O3およびRuO2として生成した。M3結晶が示すメゾスケールの長周期をもつ超構造について元素分析および電子顕微鏡観察を行った結果、鉄イオンを豊富に含む試料が超構造を形成することが明らかになった。超構造におけるカチオンの配列は通常のM3結晶と同じであり、特定の原子座標の占有率（特にZrが占有しやすい8配位の座標）が約100Å周期で変化していると思われる。

The safe and secure storage of radioactive materials of various types has been established, and the Japan Environmental Protection Agency is an important issue. Secon solidification technology is a method for long-term storage of radioactive waste and a candidate for solidified materials. The long-term stable and long-term stability of the element is possible and the next-generation solidified body is expected. This study is based on the details of the crystal structure of the crystal structure, the stability of the stable structure, the possibility of radioactive nuclear species, and the It is possible to obtain high-density られたをbaseに, multi-様なradioactive nuclide and なムラタイトの synthesis method を开発することをpurpose としている. High-resolution radioactive liquid simulant non-radioactive solution (simulated HLW) is made of silica and multi-element chloride The るムラタイトシンロック solidified body を synthesis し, HLW の treatment に に け た engineering applicability に つ い 検 検 し た. Detailed microstructure evaluation results of synthetic したムラタイトシンロック solidified body, waste load capacity 10-40 wt%に対し、シンロックbase material compositionをadjustedすることで30 wt% まではムラタイト (special M3 crystal) is the main component phase of とする solidified body られた. Radioactive nuclide replacement element として uses いた廃waste ingredients はそれぞれムラタイト, ジルコノライト, マグネットブランバイトおよびペロブスカイトなどの热・chemical に stabilization な crystallization することが分かった. It is a solid solution of platinum group elements, PdO, Rh2O3, RuO2 and RuO2. M3 crystal display, long period structure, superstructure, elemental analysis, electron microscope viewing Observe the results of the inspection, and the superstructure of the sample containing the iron and steel is formed. Superstructure structure arrangement, ordinary M3 crystal structure, specific atomic coordinates, and occupancy rate (Special にZrがoccupies しやすい8 coordination coordinates) がAbout 100Å period で変化していると思われる.

项目成果

Al-B-C系ホウ炭化物の合成および熱的・機械的特性評価

Al-B-C碳化硼的合成及热力学性能评价

• 发表时间: 2023
• 作者: 牧涼介,松村峻汰,草野圭弘,髙橋枝里,林亜佑美;丸山恵史,西村聡之,前田朋之,平初雄
• 通讯作者: 丸山恵史,西村聡之,前田朋之,平初雄

福島原子力発電所事故由来の難固定核種の新規ハイブリッド固化への挑戦と合理的な処分概念の構築・安全評価（1）全体概要

福岛核电站事故难固定核素新型混合固化的挑战及合理处置理念的开发与安全评价（一）总体概述

• 发表时间: 2022
• 作者: 松本祐哉;吉村彩;白旗崇;八尾勝;御崎洋二;中瀬正彦,針貝美樹,渡邊真太,牧涼介,菊永英寿,小林徹,桜木智史,浜田涼,朝野英一
• 通讯作者: 中瀬正彦,針貝美樹,渡邊真太,牧涼介,菊永英寿,小林徹,桜木智史,浜田涼,朝野英一

福島原子力発電所事故由来の難固定核種の新規ハイブリッド固化への挑戦と合理的な処分概念の構築・安全評価 (10) ヨウ素を閉じ込めたハイブリッド固化体の安全評価

福岛核电站事故难固定核素新型混合凝固的挑战及合理处置理念和安全评价的发展（10）含碘混合凝固的安全评价

• 发表时间: 2023
• 作者: 針貝美樹,浜田涼,桜木智史,朝野英一,渡邊真太,中瀬正彦,牧涼介;菊永英寿,小林徹
• 通讯作者: 菊永英寿,小林徹

Thermoelectric properties of oxygen-deficient spinel-type ZnxFe3－xO4－δ prepared by carbothermal reduction and spark plasma sintering

碳热还原放电等离子烧结制备缺氧尖晶石型ZnxFe3－xO4－δ的热电性能

• DOI: 10.1016/j.mtla.2022.101596
• 发表时间: 2022
• 期刊: Materialia
• 影响因子: 3.4
• 作者: R. Maki;K. Yokoyama;S. Maruyama;Y. Kusano
• 通讯作者: Y. Kusano

放電プラズマ焼結（SPS）法によるシンロック固化体の迅速固化処理

采用放电等离子烧结（SPS）法对 Shinrock 凝固体进行快速凝固处理

• 发表时间: 2022
• 作者: 西原雄一;吉村彩;白旗崇;八尾勝;御崎洋二;宮川雅矢，西村翔馬，廣澤史也，樋口隼人，高羽洋充;丸山恵史，野村知司,牧涼介,中瀬正彦,針貝美樹,渡邊真太,菊永英寿,小林徹,桜木智史,浜田涼,朝野英一
• 通讯作者: 丸山恵史，野村知司,牧涼介,中瀬正彦,針貝美樹,渡邊真太,菊永英寿,小林徹,桜木智史,浜田涼,朝野英一