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).

我们研究了B2O3的电解还原行为，B2O3是构成模拟玻璃体的第二常见氧化物。 B2O3的熔点为753 K，远低于所研究的1123 K的电解浴。 Yin等人报道，使用熔融氯化物盐的示例包括熔融CaCl2-NaCl中固体CAB2O4的电解降低。 [1]。但是，在O2-ION存在下B2O3溶解在浴中时，尚未对电化学还原行为进行研究。因此，在这项研究中，通过将CAO添加到浴中，将B2O3溶解在浴中，并研究了硼在1123 K熔融NaCl-CACL2-CAO中的电化学行为。使用钨丝电极进行电化学测量，并观察到含硼化学物质的峰值。此外，使用相同的电极进行恒定电流电解，并获得了黑色电气电离。 XRD分析电代管表明产生了CAB6。电极横截面的EDS映射分析表明，电沉淀物是均匀的，单个B不是电解的。从上述结果中可以发现，与熔融CaCl2-CAO中SIO2的电降低行为相似，在O2-ies，B2O3的存在下，氧化物溶解在浴中，可以通过电解沉积来回收。目前，发现它不是单个硼，而是作为CAB6的电穿孔。 [1] H. Yin，D。Tang，X。Mao，W。Xiao和D. Wang，J。Mater。化学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