粘土鉱物／アパタイト複合体によるCsとSrの同時回収・安定化に向けた基盤構築

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K12226
• Research Institution: Hosei University
• Principal Investigator: 渡辺 雄二郎 法政大学, 生命科学部, 教授 (60410297)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 田村 堅志 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, グループリーダー (80370310)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: セシウム / ストロンチウム / ゼオライト / 雲母 / アパタイト / 複合体 / 吸着 / 放射性物質

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、137Csと90Srに対して高選択性を有する粘土鉱物/アパタイト複合体を作製し、燃料デブリ由来の汚染水中の137Csと90Sr同時回収・安定化法の検討を行っている。本年度は2021年度までの雲母/アパタイト複合体によるセシウムイオンとストロンチウムイオンの吸着性能の結果を踏まえて、アパタイトを介した黒雲母とゼオライトの複合体（黒雲母/アパタイト/ゼオライト複合体）をリン酸アンモニウム処理に加えてリン酸水素二ナトリウムでの処理により作製すると共に、セシウムイオンとストロンチウムイオンの同時吸着実験を行い、吸着性能と選択性について評価した。その結果、リン酸アンモニウムを用いた時と同様に、リン酸水素二ナトリウムを用いて、黒雲母/アパタイト/ゼオライト（モルデナイト）複合体を作製できることが明らかになった。また、リン酸水素二ナトリウム処理により得られた複合体は、リン酸アンモニウム処理時の複合体と比較して、ストロンチウムイオンを選択的に吸着できており、アパタイトのストロンチウムイオン吸着能を保持したまま、セシウムイオンに対しても高い選択性を示すことが明らかになった。この結果は、リン酸水素二ナトリウムの処理によりナトリウムイオンが雲母層間やモルデナイト細孔内に取り込まれたためと考えられる。さらに、リン酸水素二ナトリウム処理により得られた複合体は、セシウムイオンが過剰に含まれる溶液中においても、ストロンチウムイオンを選択的に吸着できることが分かり、アパタイトの高いストロンチウムイオン選択性も明らかにできた。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

計画通り2022年度の実施内容を推進できているため。

Strategy for Future Research Activity

今後は多価カチオンを導入した複合体によるセシウムイオンやストロンチウムイオンの吸着性能の評価や環境水中でのそれらの吸着および複合体の安定性の評価を行う。さらに実際の放射性物質での試験も検討予定である。

Causes of Carryover

2022年度も一部コロナの影響があり、学会発表を控えた。2023年度は数件の発表を予定しており、その旅費に利用する。また論文発表に伴う費用やセシウム測定に必要なICP-MSの消耗品、放射性セシウムの回収に必要な各種装置のリース代に利用する。