長寿命核分裂生成物の回収を目指した溶融塩中におけるガラス固化体の電解還元

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模擬ガラス固化体を構成する酸化物のうち2番目に多いB2O3の電解還元挙動に関して検討を行った。B2O3は融点が753 Kと、研究対象としている電解浴1123 Kよりはるかに低い。これまで、塩化物系の溶融塩を使用した例では、Yin et al. [1]が報告している溶融CaCl2-NaCl中における固体CaB2O4からの電解還元が挙げられる。しかし、O2－イオン存在下でB2O3を浴中へ溶解させた場合の電気化学的還元挙動についての研究は行われていない。そこで本研究では、CaOを浴に添加することによりB2O3を浴中に溶解させ、1123 Kの溶融NaCl-CaCl2-CaO中におけるホウ素の電気化学挙動の検討を行った。タングステン線電極を用いて電気化学測定を行った結果、ホウ素を含む化学種の還元を示唆するピークが観測された。また、同電極を用い、定電流電解を行ったところ、黒色の電析物が得られた。電析物をXRD分析した結果、CaB6が生成していることが分かった。電極断面のEDSマッピング分析の結果、電析物は均一で、単体Bは電析されていなかった。上記の結果より、溶融CaCl2-CaO中におけるSiO2の電解還元挙動と同様に、O2－イオン存在下では、酸化物であるB2O3が浴に溶解し、電析により回収できることが分かった。その際、単体ホウ素としてではなく、CaB6として電析されることが分かった。[1] H. Yin, D. Tang, X. Mao, W. Xiao and D. Wang, J. Mater. Chem. A., 3, 15184-15189 (2015).