Organic acids generation by radiolysis of groundwater - Reduction of carbonate ion by radiation-induced reaction

地下水辐射分解产生有机酸 - 辐射诱导反应还原碳酸根离子

• 批准号: 22K04991
• 负责人: 熊谷 友多
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Japan Atomic Energy Agency
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04991/
• 关键词: 放射線; 炭酸; 水素; 有機酸; 地層処分; 地下水; 還元

本研究では放射性廃棄物の地層処分で想定される地下環境での放射線による有機酸の生成反応について研究する。深地層は一般的に還元性環境であり、地質によってはメタン等の存在が報告されている。また、放射性廃棄物の地層処分では、金属製の処分容器が用いられ、容器材料の腐食により有意な水素ガスの発生が想定されている。このような地下の還元的な環境では、放射線による溶存炭酸の還元反応から有機酸が生成する可能性があり、放射性核種の移行に影響することが考えられる。2022年度は本研究課題の初年度であり、照射実験の方法や、照射により生じた有機酸の分析方法の検討・整備から進め、水素溶存雰囲気での放射線反応による生成物の分析を行った。まず、現有のイオンクロマトグラフ装置を用いて有機酸を測定するため、標準試料を用いて分析試験を行い、分析カラムや溶離条件等を選定した。その上で、本研究課題で新規に導入したガス混合装置を用いて、水素/二酸化炭素/Arの混合ガスを調製し、試料雰囲気の制御方法を確立した。雰囲気ガスに二酸化炭素を加えているのは、ガス置換による溶存炭酸濃度の変動を抑制するためである。照射実験については、現有のX線照射装置を用いて雰囲気を制御した炭酸水素ナトリウム水溶液の照射を行い、ギ酸およびシュウ酸の生成を確認した。また、GC-MS装置による測定を行うため、分析カラムや試料の前処理方法について検討し、前処理カラムに試料を通じて、脱塩処理を行うことにより感度・再現性が改善することを確認した。

这项研究将研究地下环境中辐射中有机酸形成的反应，这是预计放射性废物的地质处理。深层通常是还原性的环境，根据地质，甲烷和其他物质的存在。此外，金属处置容器用于地质处理放射性废物，并且假定由于容器材料的腐蚀而产生了明显的氢气。在这样的地下还原环境中，可以通过辐射溶解的碳酸的还原反应产生有机酸，这可能会影响放射性核素的转移。 2022财年是该研究主题的第一年，我们继续研究和制备用于分析辐射产生的有机酸的辐射实验和方法的方法，然后在氢溶解氛围中分析了来自辐射反应的产物。首先，为了使用现有的离子色谱设备测量有机酸，选择了分析测试，并选择了分析列，洗脱条件等。然后，使用该研究主题中新引入的气体混合装置制备氢/二氧化碳/AR的气体混合物，并建立了一种控制样品气氛的方法。将二氧化碳添加到大气中，以抑制由气体更换引起的溶解碳酸浓度的波动。在辐照实验中，使用当前的X射线辐照装置将碳酸钠水溶液辐射，并确认甲酸和草酸的形成。此外，为了使用GC-MS设备进行测量，我们研究了分析柱和样品预处理方法，并确认通过样品通过预处理柱进行脱盐处理以提高灵敏度和可重复性。