無機吸着剤を用いたCs及びSr放射性核種からの海水の除染

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J Environ Radioact.2020 Jun;217:106210. S0265-931X(19)30994-4. doi: 10.1016/j.jenvrad.2020.106210.Epub 2020-02-21.

無機吸着剤を用いたCs及びSr放射性核種からの海水の除染

Decontamination of seawater from Cs and Sr radionuclides using inorganic sorbents.

A V Voronina
A Yu Noskova
V S Semenishchev
D K Gupta

PMID: 32217243 DOI: 10.1016/j.jenvrad.2020.106210.

抄録

本研究では、水和チタン・ジルコニウム二酸化物をベースとしたフェロシアン化吸着剤を用いて、海水からのСs及びSr放射性核種のバッチ条件での収着について研究を行ってきた(Т35, NPF-HTD)、クリノチロライト及びグラウコナイト(NPF-GL, NPF-CL)天然アルミノケイ酸塩、リン酸ジルコニウム(T-3A)、改良水和二酸化チタン(T-3K)、及び水和二酸化チタン(MD-HTD)をベースとした二酸化マンガン(MD-HTD)を用いたバッチ条件での海水からのSr及びSr放射性核種の収着挙動を明らかにした。収着等温線及びセシウム分配係数の塩分及びカルシウム濃度依存性を求めた。また、セシウム及びストロンチウムの分配係数を算出した。使用済吸着材の放射性核種溶出に対する安定性については、使用済吸着材の更なる処理の観点から検討した。NPF-GL及びNPF-HTD吸着材は、海水系放射性廃液の塩分濃度の異なる処理に適しており、100gLの塩分濃度でもセシウム10及び10ml/gの高い分配係数を有していることがわかった。海水中のストロンチウムの分配係数は、模擬海水中のストロンチウムのコロイド種(34±7%)の存在により条件付けされた全ての吸着剤において、(1.0-1.9)-10ml/gであった。ストロンチウムに対する吸着剤の容量は200〜310mg/gの範囲内であった。28日間の溶出率は、NPF-HTD, T-35, T-3A吸着材からのCsの溶出はそれぞれ4.4%, 2.2%, 3.1%、NPF-CL吸着材からのSrの溶出はそれぞれ10.7%であった。

In this work, we have studied sorption of Сs and Sr radionuclides from seawater under batch conditions by ferrocyanide sorbents based on hydrated titanium and zirconium dioxides (Т-35, NPF-HTD), clinoptilolite and glauconite (NPF-GL, NPF-CL) natural aluminosilicates, zirconium phosphate (T-3A), modified hydrated titanium dioxide (T-3K) as well as by manganese dioxide based on hydrated titanium dioxide (MD-HTD). Isotherms of sorption and dependences of cesium distribution coefficients on salt content and calcium concentration were obtained. Distribution coefficients of cesium and strontium were calculated. Stability of spent sorbents against radionuclides leaching was studied in from the point of view of their further treatment. The NPF-GL and NPF-HTD sorbents are recommended for treatment of seawater-based liquid radioactive waste with various salinity; these sorbents possess high distribution coefficients of cesium 10 and 10 ml/g even at the salinity of waste as high as 100 g L. Distribution coefficients of strontium from seawater were (1.0-1.9)·10 ml/g for all sorbents that is conditioned by the presence of colloidal species of strontium (34 ± 7%) in the simulated seawater. Capacities of the sorbents for strontium varied within 200-310 mg/g. The sorbents strongly retain adsorbed radionuclides: the total percentage of leaching for 28 days was 4.4%, 2.2% and 3.1% for Cs leaching from the NPF-HTD, T-35 and T-3A sorbents respectively and 10.7% for Sr leaching from the NPF-CL sorbent.