2020 Fiscal Year Annual Research Report
Matal organic framework capable of separating and recovering ions from nuclear liquid waste
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18K05004
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
南川 卓也 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 先端基礎研究センター, 研究職 (30370448)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山田 鉄兵 東京大学, 大学院理学系研究科, 教授 (10404071)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 配位高分子 / 放射性イオン / アパタイト / 元素分離 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、汚染水や高レベル放射性廃液などに含まれる放射性イオンの高効率な分離を目指し、配位高分子などのあらたな材料を使った細孔での分離を試みている。令和元年度までの研究で、安定な配位高分子の細孔では、陰イオンを分離するためには十分な大きさを得るのが難しいことを明らかとなった。この結果から、令和２年度は、新たな元素分離材料としてアパタイトに着目した。アパタイトは、陽イオンと陰イオンからなる固体物質であり、構成するイオンとのイオン交換によりイオン分離が可能である。このため、各種イオンの非常に有効な分離材料となりうる。例えば放射性ストロンチウムなどは骨（アパタイトが主成分）に蓄積することが知られており、アパタイトには様々な放射性物質が吸着しやすいことが知られている。しかし、実際にアパタイトは分離材料として広く実用化されていないのは、人工物としてのアパタイトの性能が、既存材料に劣っていることが大きな理由である。本年度は骨の天然由来のアパタイトが、どのような条件で放射性物質を吸着するのかを解明した。同時に安価で高効率に放射性イオンを分離するための研究を行った。この実験の結果から、生体骨に多く存在する炭酸イオンが放射性ストロンチウム等の吸着能力を上げていることを明らかにした。そして、この性質を利用してアパタイト中の炭酸濃度を人工的に増加させることで、これまでにない非常に高い吸着能力を持った廃棄骨吸着剤の開発を行うとともに、アパタイトに炭酸が入ることで、どのようにストロンチウムの吸着を促進するのかを詳細に調べた。
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