日本國立研究開發法人原子能研究開發機構（簡稱，原子能機構）原子能基礎工程研究中心原子能化學研究組的樋川智洋研究員、熊谷友多組長等人與日本原燃公司（代表董事兼總經理增田尚宏）共同確認，由照射燃料再處理設施中產生的高放射性廢液（高放廢液）所產生的氫氣不會因溫度上升而增加。同時，研究還整理了涵蓋直至沸騰條件在內的產氫行為數據。該成果有望助力後處理設施的安全對策強化。相關研究成果已發表在期刊《Journal of Nuclear Science and Technology》的5月18日刊上。
圖1 高放廢液中含有的各類放射核種釋放射線的情形（供圖：原子能機構）
照射燃料再處理設施中產生的高放廢液含有多種放射核種，廢液中的水在這些放射核種的作用下分解並持續產生氫氣，同時廢液會吸收輻射能量，導致溫度上升。
因此，在貯存區域目前實施的管理是，通過通風換氣與廢液冷卻將氫氣濃度維持在可燃極限（體積分數4%）以下。
高放廢液含有大量金屬元素及分裂產物，目前已知其不僅會產生氫氣，廢液內還在發生這些金屬元素消耗氫氣的反應。此外，已知氫氣產生量會隨輻射劑量的增加而增加。
另一方面，若發生停電或設備故障等情況，溫度上升與氫氣產生有可能同時發生。
為此，本次研究團隊以制定更穩固的安全對策為目標，旨在掌握溫度變化對廢液產氫的影響。
高放廢液是成分複雜的溶液，僅憑理論計算難以掌握其行為規律，因此研究採用了實際的廢液。
研究團隊利用此前儲存在該機構燃料循環安全工程研究設施（NUCEF）中的高放廢液，在室溫（30℃）至沸騰溫度的溫度區間內逐步改變溫度條件，測定了對應的氫氣產生量。同時，還測定了静置條件（無攪拌）與攪拌條件（有攪拌）下的氫氣產生量（從廢液轉移至氣相的氫氣量）。
實驗在帶屏蔽的混凝土材料檢驗熱實驗室內設置裝置，以機械手遠端操作的形式開展。
結果表明，室溫静置條件下的氫氣產生量被抑制在低於室溫攪拌條件的水平。研究還發現，静置條件下部分氫氣在溶液中被消耗，而施加攪拌後，溶液中的氫氣發生轉移，導致氫氣產生量增加。據推測，氫氣的消耗與鈀等元素引發的氫分子分解反應有關。
此外，研究團隊將廢液逐步加熱至沸騰溫度，改變溫度條件後測定氫氣產生情況，結果發現，溫度上升對氫氣產生量的影響較低。
儘管加熱會使氫氣產生量高於室溫静置條件，但研究也已明確，這一增長是因為伴隨加熱和沸騰產生的氣泡起到了與攪拌相同的作用，令氫氣更易向氣相轉移。
樋川研究員表示：「本次研究以高放廢液為對象，但在後處理工序中還存在溶劑萃取法等多種分離流動程，各流程的化學條件各不相同。今後，我們將針對各類工藝溶液推進產氫行為基礎數據的採集，加深對氫氣產生行為的理解，從而為安全措施做出貢獻。」
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
期刊：Journal of Nuclear Science and Technology
論文：Effect of Temperature on Radiolytically Generated Hydrogen Yield from Actual Nuclear Fuel-Derived Solution
DOI：10.1080/00223131.2026.2637453
