核材料工学研究分野

京都大学大学院工学研究科原子核工学専攻
核材料工学研究室

これまでの国内外における原子炉重大事故は、スリーマイル島原発における冷却材喪失事故及びチェルノブイリ原発事故における原子炉爆発事故でした。いずれの場合も原子炉運転中の事故であり、今回の福島第一原子力発電所事故のように震災により原子炉停止後の冷却材喪失事故とは異なります。本事故は、原子炉4基を含む施設の崩壊、サイト内の高レベル汚染、炉心冷却に伴う高汚染水の大量発生、サイト外の広範囲な汚染等、未曾有の規模です。また、事故発生時、応急的な核燃料冷却のため海水が原子炉内に注入されたことから、高温状態であった核燃料が海水を含む冷却水と接触したことが、従来の事故ではなかったことです。事故の復旧のためには、サイト内に大量に存在する放射性物質により高濃度に汚染されたコンクリート、配管、機器設備等の固体汚染物や廃油、廃液、冷却水等の液体汚染物を処理することが、重要かつ緊急な課題です。これら廃棄物は従来の硝酸系再処理プロセスから発生する放射性廃棄物には該当しない異質な性状の廃棄物であり、新たな科学的知見の取得と新しい概念に基づく処理･処分法の研究･開発が必要です。

　事故により生じた放射性廃棄物や燃料デブリに含まれるウランやネプツニウム、プルトニウムなどはアクチノイド元素と呼ばれます。アクチノイド元素の中でも軽アクチノイド元素（アクチニウム～キュリウム）は、特徴的な電子配置（電子が5fと6d軌道に充填）のため、+２～+７までの様々な酸化状態を取ります。酸化状態が異なると、化学的な性質、挙動は大きく異なります。例えば、ウランは４価の酸化状態では水溶液中で難溶性の水酸化物沈殿を形成し、低い溶解度を示しますが、６価の酸化状態では溶解度は高くなります。私たちの研究室では、物理化学的な実験を中心に、事故廃棄物の処分や廃炉に役立つアクチノイドの基礎研究を行っています。

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→　燃料デブリの性状把握
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