2020 Fiscal Year Research-status Report
バライト共沈と固化体形成を組み合わせた陰イオン形核種の安定化処理法の開発
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19K15481
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
徳永 紘平 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 核燃料・バックエンド研究開発部門 人形峠環境技術センター, 研究職 (50814729)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | バライト / ヨウ素酸 / 共沈 / 吸着 / XAFS |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、水溶液中からヨウ素（IO3-）を取り除いた後に、鉱物の構造内で長期間安定に保持する技術の開発を行う。申請者がこれまで研究を行ってきたバライト（BaSO4）への元素の取り込みを明らかにしたところ、バライトへのIO3-の分配は競合イオンの存在下においても高い除去効率が示した一方、時間の経過に伴う固相からの高い溶出が新たに問題となっていた。しかし昨年度までの研究により、IO3-を取り込ませたバライトを希薄なリン酸の溶液に入れることで、純水のみでの溶出に比べて、IO3-を含む陰イオンの溶出量が著しく減少する結果が得られた。これはリン酸イオンがバライト全体を安定化させたことを示しており、他の鉱物では他の鉱物では抽出剤として働くリン酸イオンが、バライトに対してはイオンの再溶出量を低減化させることを示唆している。
これらの効果を確かめるため、今年度は(1)リン酸イオンのバライト表面への吸着によるメカニズムと(2)その効果による再溶出の低減化に対して重点的に研究を行った。その結果、リン酸イオンはバライト表面で固相に対して強い吸着形態である内圏錯体として存在しており、イオン強度などの影響を受けずに一定濃度で吸着することが分かった。また、放射光を用いたX線吸収微細構造(XAFS)法による解析を行ったところ、バライト表面においてリン(P)とバリウム(Ba)はリン酸水素バリウムの化学形態でそれぞれ存在しており、リン酸イオンがバライト表面に強く吸着することでバライト全体を安定化させたことを示唆している。この手法により安定化させた試料を用いることで、固相からのIO3-の溶出量は2か月の長期間においても著しい低い値を示した。これらの効果はセレン酸・亜セレン酸などのその他の陰イオンの系においても同様に確認されており、バライト共沈とリン酸吸着をあわせた手法の優位性が示された。
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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
今年度の研究成果として、バライト表面でのリン酸イオンの吸着メカニズムを明らかにすることで、固相に一度取り込まれた陰イオンが固相内部で安定化することが示された。また、昨年度までの成果の一部をまとめて、国際的な評価の高いChemosphereの論文誌への発表も行うことができた(IF=5.8)。以上のことから、本研究は当初の計画通りに進展していると言えるので、おおむね順調に進展している。と判断する。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究計画として、リン酸イオンのバライト表面への吸着による結晶全体の安定化を示す追加実験を行い、結晶表面の情報に着目した分析を行う。また、これらの成果をまとめて、「バライト表面での二次的なイオン吸着を用いた固相からの陰イオン溶出の抑制法の開発」として新たに論文をEnvironmental Science & Technology誌に投稿する予定である。
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| Causes of Carryover |
本研究とは別の研究テーマの予算を新たに獲得したことで、共通する実験で使用する備品や消耗品の購入について、当初計画に比べて、負担額を減らすことができたため、次年度使用額が生じた。次年度使用額は、次年度分経費と合わせて、次年度の実験に必要な備品及び分析装置等の購入費用として使用する。
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Research Products
(1 results)
