2021 Fiscal Year Annual Research 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 / セレン / リン / 共沈 / 吸着XAFS |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、水溶液中から長半減期の陰イオン系核種(ヨウ素酸(IO3-), 亜セレン酸(SeO32-), セレン酸(SeO42-))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、バライトへのヨウ素(I)やセレン(Se)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溶出が新たに問題となっていた。一方で2020年度までの研究より、I・Seを取り込ませたバライトを希薄なリン酸の溶液で処理することで、純水のみでの溶出に比べて、固相からの陰イオンの溶出量が著しく減少する結果が得られた。これは添加して加えた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抑制させたことを示唆している。
この効果を系統的に明らかにするために、2021年度は(1)リン酸イオンのバライト表面への吸着メカニズムの解明と(2)リン酸吸着による再溶出の抑制の効果に対して重点的に研究を行った。その結果、リン酸イオンは時間の経過とともにバライト表面で異なる形態で存在し、短時間では内圏錯体(<40h)、長時間ではバリウムのリン酸塩の表面沈殿(>40h)の化学形態をとることが分かった。この時間の経過によるバライト表層での二次的な沈殿相の形成により、固相からの元素の溶出が制限され、バライト全体を安定化させたことを示唆している。これらの結果により、バライトへの共沈とリン酸イオン吸着を組み合わせることで、これまで安定な処理処分法がなかったIやSeの陰イオン系核種を効果的に処理処分できることが示された。
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