主灰A 主灰B

A-1

A-3 A-2

B-1

B-2

B-3

B-4

B-5

10 mm

81 89

82 83 81 71

55

82

0

20

40

60

80

100

A-1 A-2 A-3 B-1 B-2 B-3 B-4 B-5

主灰A 主灰B

結晶相割合

(%)

非晶質

石英

長石

輝石

黄長石

その他

81 89

82 83 81 71

55

82

0

20

40

60

80

100

A-1 A-2 A-3 B-1 B-2 B-3 B-4 B-5

主灰A 主灰B

結晶相割合

(%)

その他

黄長石

輝石

長石

石英

非晶質

放射能を濃集する焼却主灰粒子のEBSDによる結晶相解析○藤原大1,2, 倉持秀敏1,2, 大迫政浩1 1: (国研)国立環境研究所 2: 横浜国立大学

第28回廃棄物資源循環学会 研究発表会＠東京工業大学

• 放射能汚染された焼却灰の減容化/貯蔵が計画中• 放射性Csの除去および長期的な安定性確保には、

放射性Csの存在形態焼却残渣の特徴 を把握する必要

はじめに

除染廃棄物

仮設焼却施設

試料

結果および考察

災害廃棄物(家屋解体・片づけごみ etc)

まとめ

飛灰(ばいじん)

主灰(燃え殻)

謝辞 本調査にご協力頂きました各施設関係者の皆様に感謝申し上げます。また、本研究の一部は、「平成28年度中間貯蔵施設の管理等に関する業務」（環境省）を受託した中間貯蔵・環境安全事業株式会社からの受託研究で実施されたものである。

➢ 放射能を濃集する主灰粒子は、非晶質中を主体とし、石英や長石などの微結晶を含んでいた➢ 放射能を濃集する粒子は焼却過程に生成した可能性が高く、部分的に溶融した際に放射性Csを取り込んだと推察される➢ 廃棄物種類の違いによる主灰中の放射性Csの存在形態の違いは少ないと考えられる➢ EBSD分析により一粒子単位での結晶相解析が可能であると検証され、目的に応じてEBSDは強力な分析手法となり得る

➢ 主灰中の放射能濃集粒子を特定➢ 放射能濃集粒子の結晶相の特徴を把握➢ EBSD (電子線後方散乱回折) の適用に挑戦

放射能を濃集する粒子は、非晶質が主体であり焼却過程に生成した可能性

主灰での放射性Csの存在形態は?

• 結晶(pollucite)を作る?

• 非晶質 (ガラス) 相に溶ける?

• 塩化セシウム (易溶性)

• 主灰細粒成分由来 (難溶性)

知見あり

実汚染物の知見不足

主灰A 主灰B

除染廃棄物(草や枝の腐敗物)

家屋解体廃棄物(木くず+プラ)

主灰組成

濃集ない放射能の濃集粒子 各粒子の放射能・結晶相分布

SEM (走査型電子顕微鏡)

Scanning Electron Microscope

EDS (エネルギー分散型X線分析)

Energy Dispersive X-ray Spectrometry

二次電子・反射電子EBSD (電子線後方散乱回折)

Electron Backscatter Diffraction

結晶構造

元素組成

表面構造

電子線

X線

回折反射電子

試料

石英のキクチパターン(赤線)と一致

非晶質部 結晶性ありバンドコントラスト(BC) = 199バンドコントラスト(BC) = 30

イメージングプレート (IP)

電子顕微鏡 - EBSD分析

偏光顕微鏡観察

乾燥・分級・薄片・研磨

前処理

放射能濃集粒子の特定

結晶相解析

81 89

82 83 81 71

55

82

0

20

40

60

80

100

A-1 A-2 A-3 B-1 B-2 B-3 B-4 B-5

主灰A 主灰B

結晶相割合

(%)

その他

黄長石

輝石

長石

石英

非晶質

仮設焼却施設 (ストーカ炉) の主灰2種類

➢ 放射能は試料全体に含まれ比較的偏りは少ない➢ 一部 (青枠内)に放射能濃集点あり EBSD分析実施

➢ 放射能は粒子全体に分布結晶・非結晶のいずれにも含まれている可能性

➢ 非晶質の中に微結晶 (斑状組織：火山岩に多い)を含む粒子焼却過程により生成し、放射性Csを取り込んだ可能性

C6-6-P

主灰A 主灰B

A-1

A-3 A-2

B-1

B-2

B-3

B-4

B-5

放射能

➢ 主灰の種類の違いによらず、非晶質が主体

IPで放射能濃集を特定し、EBSDで微細領域の結晶相を分析

63 SiO2 47

6 CaO 16

10 Fe2O3 10

6.0 Al2O3 8.2

3.8 K2O 2.1

2.3 Na2O 2.2

1.6 MgO 2.7

0.017 Cl 0.46

単位：mass %

土砂の特徴 木質の特徴

結晶相割合

分析

背景

目的

代表的な粒子の結果例 (A-3)

他の粒子

※信頼性が高いデータ(MAD <1º かつBC≧50)を抜粋

(IP分析)

実像 放射能分布

凡例は左図と共通

IP分析 (+BC像) EBSD分析 偏光顕微鏡像(クロスニコル)

放射能分布 結晶相分布

■石英 ■ 非晶質■長石 (Anorthite 等)

■雲母 ■ 輝石

放射能濃集

放射能ない

＝1000µm

K

Na

Ca

Si

元素分布 (EDS)

光っているところが結晶

特徴：微小領域での結晶相同定、定量・元素組成同時分析が可能

特徴：結晶相同定には知識が必要

EBSD分析装置イメージ

A-2

＝1000µm

A-1 B-1 B-2 B-4B-3

150 μm

B-5

放射能

結晶相(EBSD)

結晶相(偏光顕微鏡)

粒子番号

10mmの目安