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

在熔盐中电解还原玻璃化材料以回收长寿命裂变产物

• 批准号: 17J08901
• 负责人: 片所 優宇美
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-04-26 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17J08901/
• 关键词: 溶融塩電解; 模擬ガラス固化体; 酸化ホウ素; 原子力発電; 長寿命核分裂生成物; ガラス固化体; 電解還元; 多元素分析; 高温電気化学

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).

Simulation ガ ラ ス solidified body を constitute す る acidification content の う ち more than 2 times eye に い B2O3 の electrolysis is yuan 挙 に masato し て 検 line for を っ た. The <s:1> melting point of B2O3 is が753 Kと, and the research object is と <s:1> て る る る electrolytic bath at 1123 Kよ <s:1> る る に に に に に に に low に. こ れ ま で, salt hydrates is の melt salt を use し た example で は, Yin et al. [1] が report し て い る melt CaCl2 - NaCl に お け る solid CaB2O4 か ら の electrolytic also yuan が 挙 げ ら れ る. し か し, O2 - イ オ ン で in the presence of B2O3 を bath へ dissolved さ せ た occasions 気 の electricity chemistry is yuan 挙 に つ い て の は line わ れ て い な い. そ こ で this study で は, CaO を bath に add す る こ と に よ り B2O3 を bath に dissolved さ せ, 1123 K の melt in NaCl - CaCl2 - CaO に お け る ホ ウ element の electric chemical 挙 気 powered の 検 line for を っ た. タ ン グ ス テ ン wire electrode を with い electric line 気 chemical determination of を っ て た results, ホ ウ contains を む chemical kind の is yuan を in stopping す る ピ ー ク が 観 measuring さ れ た. Youdaoplaceholder0, at the same electrode を, electrolysis is carried out with また and a constant current on を rows of ったと が ろ and black brown electroprecipitate が to obtain られた. The results of the をXRD analysis of the electroprecipitate were た た, and CaB6が generated <s:1> て る る とが とが fraction った った. The analysis <e:1> results of the <s:1> EDS った ッピ グ グ グ of the electrode section, the <s:1> homogeneity で of the electroprecipitate, and the <s:1> electroprecipitation of bulk B されて な な った った った った った. Written の results よ り, melt CaCl2 - CaO に お け る SiO2 の electrolysis is yuan 挙 と with others に, O2 - イ オ ン presence で は, acidification で あ る B2O3 が bath し に dissolved, electrode に よ り back 収 で き る こ と が points か っ た. そ の interstate, 単 ホ ウ element と し て で は な く, CaB6 と し て electrode さ れ る こ と が points か っ た. [1] H. Yin, D. Tang, X. Mao, W. Xiao and D. Wang, J. Mater. Chem. A., 3, 15184-15189 (2015).

项目成果

Behaviors of Si, B, Al, and Na during Electrochemical Reduction of Borosilicate Glass in Molten CaCl2

硼硅酸盐玻璃在熔融 CaCl2 中电化学还原过程中 Si、B、Al 和 Na 的行为

• DOI: 10.1149/2.1201707jes
• 发表时间: 2017
• 期刊: Journal of The Electrochemical Society
• 影响因子: 3.9
• 作者: Katasho Yumi;Yasuda Kouji;Nohira Toshiyuki
• 通讯作者: Nohira Toshiyuki

Electrochemical Reduction of Vitrified Nuclear Waste Simulant in Molten CaCl2

熔融氯化钙中玻璃化核废料模拟物的电化学还原

• 发表时间: 2018
• 作者: Yumi Katasho;Kouji Yasuda;Toshiyuki Nohira
• 通讯作者: Toshiyuki Nohira