2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of Element Partitioning Process for High-level Liquid Waste using Ionic Liquid Impregnated Adsorbents and Its Medical Application
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16H02444
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
金 聖潤 東北大学, 工学研究科, 准教授 (50574357)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
寺川 貴樹 東北大学, サイクロトロン・ラジオアイソトープセンター, 教授 (10250854)
伊藤 辰也 東北大学, 工学研究科, 助教 (20757653)
船木 善仁 東北大学, サイクロトロン・ラジオアイソトープセンター, 講師 (50261491)
松山 成男 東北大学, 工学研究科, 教授 (70219525)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 放射性廃棄物 / 放射線医学 / 環境安全 / 保健物理 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、高レベル放射性廃液の高度分離技術開発と分離した核種の医療応用技術開発の両面にわたる総合的な検討から、高レベル放射性廃棄物の減容化・有害度低減及び有効利用を目指す。平成30年度は、MA(III)/Ln(III)相互分離用新規吸着材の開発及び評価、90Yの高純度供給システムの開発について研究を行った。HLLWの成分・組成を非放射性の成分により模擬した硝酸水溶液中からのMA(III)/Ln(III)の分離には、ジグリコールアミド型抽出剤を多孔性シリカ担体粒子（SiO2-P）に含浸担持して抽出剤含浸吸着材を創製した。含浸吸着材の基本特性は、走査型電子顕微鏡・エネルギー分散型X線分光法及び示差熱・熱重量分析により、その表面構造や重量組成・熱分解特性を測定評価した。含浸吸着材を用いて模擬した硝酸水溶液中からAm(III)を選択的に分離・回収することを確認した。また、HLLW中の発熱性核種である90Srを含浸吸着材によって抽出クロマトグラフィ分離し、分離された90Srから生じる娘核種90Yの医療応用を前提とし、酸濃度における90Srからの90Y分離回収を行なうためにDGAA-Si樹脂及びTODGA+Dodec/SiO2-P吸着材をそれぞれ作製し、Sr、Y混合酸溶液を用いてSrとYの相互分離性を検討した。それぞれを用いることにより、Sr、Y混合酸溶液からYを完全に分離回収することが確認できた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
高レベル放射性廃液（HLLW）の成分・組成を非放射性の成分により模擬した模擬HLLW条件下での吸着材を用いてMA(III) / Ln(III)相互分離用新規吸着材の開発及び評価、90Yの高純度供給システムの開発はほぼ終了しており、全体的な分離プロセスは調整段階である。これについては基礎技術をすでに持っているため、大きな障害はないと考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
発熱性核種、白金族元素及び加水分解性核種の分離プロセスの開発では、抽出剤含有イオン液体含浸吸着材からの各核種の分離条件を検討し、それぞれの分離技術はすでに実現している。今後は、カラム内における吸着挙動及び熱挙動を表現することが可能な確率有限要素法や完全混合槽列モデル、移流拡散方程式等に基づく計算モデルを構築し、数値計算によって各元素の濃度を求め、小規模カラム実験で得られた分離・破過・溶離挙動の解析を行う。また、それらによって得られるパラメータを用い、任意寸法のカラムにおける任意操作時間の各元素濃度及びカラム内温度分布のシミュレーションを行い、実HLLWの処理が可能となる妥当なプロセスの設計（カラム寸法、カラム本数、各操作時間等）を行い、施設規模を見積もることで工学的評価を行う。得られた90Y内包ミセル化合物のin vivoにおける評価は担癌マウスを作製し、癌細胞への分布や、他の正常組織への分布等90Y内包ミセル化合物の動態解析を行う。
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