溢水した高性能容器内炭酸塩スラリーの組成を模擬した炭酸塩スラリーの作製と特性評価

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タイトル

溢水した高性能容器内炭酸塩スラリーの組成を模擬した炭酸塩スラリーの作製と特性評価

翻訳タイトル

Preparation of carbonate slurry simulating chemical composition of slurry in overflowed high integrity container and evaluation of its characteristics

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掲載日

2021-07

言語

jpn

ページ数

1p.-34p.

種別

report

内容記述

東京電力ホールディングス(株)福島第一原子力発電所における多核種除去設備(Advanced Liquid Processing System; 以下「ALPS」という。)および増設多核種除去設備(Improved ALPS)の前処理設備から発生する炭酸塩沈殿物を主とする廃棄物(以下「炭酸塩スラリー」という。)は高性能容器(High Integrity Container; 以下「HIC」という。)に格納されている。このHIC内において、水の放射線分解により発生した水素ガスの炭酸塩スラリー内での保持および、それに伴う容積増加が原因と推定される上澄み水のHIC外部への漏えい事象(溢水)が発生した。この溢水の発生が確認された当時に保管されていた大部分のHICにおいて、外部への溢水は観察されていない。このことはHIC内炭酸塩スラリー自体の性状や気泡の保持特性の理解が溢水発生条件を明らかにする上で重要であることを示唆している。そこで本研究では、溢水したHIC内炭酸塩スラリーの組成を模擬した炭酸塩スラリーを作製し、その炭酸塩スラリーの非放射性条件下での性状および気泡の保持特性を明らかにすることを目的とした。まず、溢水が発生した炭酸塩スラリーの組成を模擬するために、溢水した炭酸塩スラリーが調製された当時のALPS運転条件を調査し、炭酸塩スラリーの主要元素であるマグネシウムとカルシウムの比率を変えた5つの原水を調製した。これら原水から炭酸塩等を沈殿させ、実機ALPSと同じクロスフローフィルタ方式を用いて模擬炭酸塩スラリーを作製した。次に、作製した炭酸塩スラリーの化学分析を実施した。また、沈降試験を実施して沈降層の密度(以下「沈降密度」という。)、降伏応力を測定した。最後に、沈降層への気泡注入試験を実施し、炭酸塩スラリー内部での気泡保持/放出特性について検討した。模擬炭酸塩スラリーは原水組成のカルシウム含有率が高いほど沈降密度が高くなることが分かった。そして、沈降密度が高い模擬炭酸塩スラリーでは沈降層の降伏応力が高く、注入した気泡を保持しやすい傾向が観察された。これらのことから、溢水したHIC内炭酸塩スラリーを模擬するためには原水組成に関する情報が重要であり、また、スラリー内での気泡の保持状況には炭酸塩スラリーの密度が影響を及ぼすことを明らかにした。

内容記述

Waste mainly consisting of carbonate precipitates (carbonate slurry) from the Advanced Liquid Processing System (ALPS) and the improved ALPS at the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station of Tokyo Electric Power Holdings, Inc. have been storing in the High Integrity Container (HIC). The supernatant solution of carbonate slurry contained in some of HICs were overflowed in April of 2015. The all of level of liquid in the HICs were investigated; however, almost of the HICs were under the level of overflow. The mechanism of overflow suggested to be depending on the difference of the properties of the carbonate slurry such as the retention/release characteristics of the bubbles. Therefore, in order to clarify the mechanism of leakage, the repeatability experiment was carried out by using simulated carbonate slurry. The simulated carbonate slurry was perpetrated by using the same cross-flow filter system of the actual ALPS. Moreover, the preparative conditions for the simulated carbonate slurry were the same as Mg/Ca concentration ratio in inlet water of the ALPS (raw water) and the ALPS operating conditions. The chemical characteristics of simulated carbonate slurries were revealed by ICP-AES, pH meter, etc. The density of the settled slurry layer tended to increase depending on the calcium concentration in the raw water. The bubble injection test was conducted in order to investigate the bubble retention/release behavior in the simulated carbonate slurry layer. The simulated carbonate slurry with high settling density, which was generated by high calcium concentration solution was revealed to retain the injected bubbles. Since the ratio of concentration calcium and magnesium during the carbonate slurry generation is assumed to affect the retention of bubbles in the slurry layer, the information on the composition of raw water is one of important factor for overflow of HICs.

内容記述

著者所属: 日本原子力研究開発機構(JAEA)

情報源

JOPSS

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