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水銀を多く使いたくないなら

デブリ側の電極構成として水銀をあまり多く使用したくないということであれば、デブリ表面に少量の水銀を接触させるだけに留めることになる。金属ガリウムでは、残念ながら水素ガスを発生しながら溶けてしまうので、水銀の代用とすることはできない。ガリウムウラン、水銀ーウランの状態図を見比べると、ガリウムの方がウランを流動化するように思えるが。

結局、可能な電極構成は、

デブリ+(Hg45U11)等のウランと水銀の合金+水銀+白金+銅線というところである。

 

 

デブリに水銀を接触させる方法

先端部にセラミックス製の水銀留め具を備えたフレキシブル管に水銀を入れる。水銀留め具は、その先端を強く押すと水銀が漏れ出てくる機構を備えたものとする。すなわち、フレキシブル管を延ばしていって、デブリに接触させたい。フレキシブル管の材質であるが、高分子樹脂性よりも鉄線を編んで作製したような金属性のほうが良い。樹脂性では、放射線により短時間で劣化してしまうであろう。

2017年3月23日の記事は、フッ素樹脂での絶縁を考えたものであるが、デブリに近い所では石英や無アルカリガラスでの絶縁にした方が良い。また、上記フレキシブル管の材質がイオン化傾向の低い物で、且つ、あまりアマルガム化しない物なら管中の水銀を銅線の代わりとして、電解を行うことができよう。白金の使用は不要となるし、絶縁対策も不要となる。

電気泳動

ウランのアノード溶解は、ウランを単に溶かすだけでなく、ウランのプラスイオンをカソード側へ泳動させるということにも意味があると思う。滞留をできるだけ起こさないようにするためである。とにかく、ウランイオンが漂出しても問題ないよう、デブリの冷却水は外部に漏れたりしていないことを祈る。

電解液は海水でよいか

要は、単なる水の電気分解とならないように電解液の検討が重要。デブリの冷却を循環液で行うため真水が利用されているのかもしれないが、真水では電気抵抗が大き過ぎるであろうから海水の利用が考えられる。そして、海水によるスケール付着にも耐える循環ポンプ等の使用である。スケール付着の影響が大きいようなら、電解液は多少酸性の方がよいであろう。また、臨界防止のための一定濃度のボロンの存在。

いずれにしても、デブリに見立てたウラン含有物を準備し、電解試験を行ってもらいたい。カソード側では、水素発生が主な反応であろうから換気に注意する必要がある。デブリ側でウランがイオンとなって液中に漂い出れば第一段階は成功である。そのための電解条件の検討である。

デブリ側電極の検討

デブリ表面の一部に水銀を付着させ、部分的にアマルガム化させる。

アマルガム化した部分を白金製のクリップではさむ。あるいは白金製の釘を押し込む。

③上記の白金には、フッ素樹脂で被覆された銅線が接続されている。白金の一部もフッ素樹脂で被覆され、銅線は液と接しないようにする。

(理由)

ウランの標準電極電位(イオン化傾向の目安のようなもの。マイナス側に大きいほど、その金属は水素ガスを発生しながらイオン化する傾向が強い。)は、

U→U(3+)+3e(-)     で、-1.789V

一方、水銀や白金では

2Hg→Hg2(2+)+2e(-)  で、+0.788V

Pt→Pt(2+)+2e(-)    で、約+1.2V

従って、ウランの方が水銀や白金よりもイオン化しやすく、電気を流した際、ウランよりも先に水銀や白金が溶け出てしまうということはない。

また、金、銀、銅は水銀とアマルガムをつくるが、白金はアマルガムを形成しないようなので、安定した電解を継続できるものと思われる。

 

追)2017年4月3日の記事のように、フッ素樹脂は放射線での劣化が考えられ、使用できないかもしれない。-

 

 

 

 

デブリをアマルガム化できないか

デブリに水銀を接触させて電極を形成することが考えられる。水銀が嫌ならガリウムも考えられよう。ところで、デブリアマルガムにし流動するようにしたら、デブリを機械的に回収できるようにも思う。

デブリ表面は酸化膜になっていると思われるが

デブリ表面はウラン等の酸化膜になっていると思われるが、1000℃以上ではウランは窒素とも反応するようであるから、窒化膜も考えられる。いずれにしても不動態膜でデブリが覆われているかもしれない。金電解のように、交流も取り入れてデブリを電気溶解することになろう。