日本国立研究开发法人原子能研究开发机构（简称，原子能机构）原子能基础工程研究中心原子能化学研究组的樋川智洋研究员、熊谷友多组长等人与日本原燃公司（代表董事兼总经理增田尚宏）共同确认，由乏燃料后处理设施中产生的高放射性废液（高放废液）所产生的氢气不会因温度上升而增加。同时，研究还整理了涵盖直至沸腾条件在内的产氢行为数据。该成果有望助力后处理设施的安全对策强化。相关研究成果已发表在期刊《Journal of Nuclear Science and Technology》的5月18日刊上。
图1 高放废液中含有的各类放射性核素释放射线的情形（供图：原子能机构）
乏燃料后处理设施中产生的高放废液含有多种放射性核素，废液中的水在这些放射性核素的作用下分解并持续产生氢气，同时废液会吸收辐射能量，导致温度上升。
因此，在贮存区域目前实施的管理是，通过通风换气与废液冷却将氢气浓度维持在可燃极限（体积分数4%）以下。
高放废液含有大量金属元素及裂变产物，目前已知其不仅会产生氢气，废液内还在发生这些金属元素消耗氢气的反应。此外，已知氢气产生量会随辐射剂量的增加而增加。
另一方面，若发生停电或设备故障等情况，温度上升与氢气产生有可能同时发生。
为此，本次研究团队以制定更稳固的安全对策为目标，旨在掌握温度变化对废液产氢的影响。
高放废液是成分复杂的溶液，仅凭理论计算难以掌握其行为规律，因此研究采用了实际的废液。
研究团队利用此前储存在该机构燃料循环安全工程研究设施（NUCEF）中的高放废液，在室温（30℃）至沸腾温度的温度区间内逐步改变温度条件，测定了对应的氢气产生量。同时，还测定了静置条件（无搅拌）与搅拌条件（有搅拌）下的氢气产生量（从废液转移至气相的氢气量）。
实验在带屏蔽的混凝土热室内设置装置，以机械手远程操作的形式开展。
结果表明，室温静置条件下的氢气产生量被抑制在低于室温搅拌条件的水平。研究还发现，静置条件下部分氢气在溶液中被消耗，而施加搅拌后，溶液中的氢气发生转移，导致氢气产生量增加。据推测，氢气的消耗与钯等元素引发的氢分子分解反应有关。
此外，研究团队将废液逐步加热至沸腾温度，改变温度条件后测定氢气产生情况，结果发现，温度上升对氢气产生量的影响较低。
尽管加热会使氢气产生量高于室温静置条件，但研究也已明确，这一增长是因为伴随加热和沸腾产生的气泡起到了与搅拌相同的作用，令氢气更易向气相转移。
樋川研究员表示：“本次研究以高放废液为对象，但在后处理工序中还存在溶剂萃取法等多种分离流程，各流程的化学条件各不相同。今后，我们将针对各类工艺溶液推进产氢行为基础数据的采集，加深对氢气产生行为的理解，从而为安全措施做出贡献。”
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
期刊：Journal of Nuclear Science and Technology
论文：Effect of Temperature on Radiolytically Generated Hydrogen Yield from Actual Nuclear Fuel-Derived Solution
DOI：10.1080/00223131.2026.2637453
