2020 Fiscal Year Research-status Report
実験とシミュレーションによるラジウムの粘土鉱物への吸着構造の解明
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19K23432
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
山口 瑛子 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, システム計算科学センター, 研究職 (80850990)
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| Project Period (FY) |
2019-08-30 – 2022-03-31
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| Keywords | ラジウム / バリウム / EXAFS / AIMD |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題は、放射性元素であるラジウム (Ra) が、環境中の重要なホスト相である粘土鉱物に吸着する際のミクロな構造を、実験とシミュレーションの両方から明らかにすることを目的としている。粘土鉱物への吸着反応においては、吸着時の水和状態が環境挙動に大きな影響を与えることから、水和状態の解明と吸着状態との比較も目的としている。
実験については、X線吸収微細構造 (XAFS) 法による分析を予定しているが、Raの安定同位体が存在しないことから、放射線量が高い試料を用いる必要がある。今年度は、前年度に行った許認可申請に基づき、Raのアナログ元素であるバリウム(Ba)と吸収端エネルギーが比較的近いルビジウム(Rb)を用いて予備測定を行った。その際、Raを測定予定のビームラインで実際に実験を行い、Raの実験条件を詳細に決定した。また、シミュレーション手法の確立のため、Baの水和試料についてXAFS測定を行った。これらはRaの分析において重要な知見となる。
一方、シミュレーションについては、主に昨年度解明した、粘土鉱物における同型置換が粘土鉱物の安定性に与える影響についてまとめ、国際会議論文を出版した。また、吸着構造の解明において重要となる、水和構造の解明を行った。その際、水和イオンの構造をより良く記述する汎関数であるStrongly constrained and appropriately normed semilocal density functional(SCAN)を用いた。Baのシミュレーション結果とXAFS測定の結果を比較したところ両者はよく一致し、SCANの優位性も確かめられた。同様の手法をRaにも適応し、Raの水和状態の解明も行った。
これらの成果について国際学会で報告予定であり、国際学術誌へも投稿準備中である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本補助事業は、当初計画では二年度の予定であったが、放射光施設でのRa測定に必要な許認可取得に遅れが生じ、当初計画通りに研究を進めることができず、補助事業期間延長申請を行い、補助事業を一年度延長をしたため、やや遅れている。と判断する。
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| Strategy for Future Research Activity |
放射光施設における放射性物質の実験に必要な密封線源に関する許認可を現在申請中である。許認可を取得後、試料の調整や輸送、測定を行う。実験結果をシミュレーション結果と比較することで、Raの水和状態や粘土鉱物への吸着構造について総合的な解釈を行う。
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| Causes of Carryover |
実験に必要な許認可取得の遅れにより実験が実施できなかったことにより、当初計画に比べて、出張や実験に係る支出が少なかったことと当初計画通りに成果発表ができなかったことから次年度使用額が生じた。次年度使用額は、次年度に延期した実験や成果発表に係る費用として使用する。
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