2021 Fiscal Year Annual Research Report
Understanding specific binidng of radionuclides by organic-inorganiccomposites by nanos-cale structural analyses
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20K21160
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
斉藤 拓巳 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (90436543)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
熊田 高之 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 物質科学研究センター, リーダー (00343939)
元川 竜平 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 物質科学研究センター, 研究主幹 (50414579)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2022-03-31
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| Keywords | 小角散乱 / 天然有機物 / 鉱物 / ナノ構造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ウランやプルトニウムのような放射性核種は、主に、地下水中のコロイドに結合して移行することから、その移行挙動はコロイドとしての移行性に支配される。これまでは、有機、無機それぞれのコロイドに対して放射性核種の吸着特性が評価され、その線形和として、地下環境中における放射性核種の移行挙動が考えられてきた。しかし、土壌や深部の母岩のような実際の地下環境内では、有機及び無機の異種コロイドからなる複合コロイドが形成され、放射性核種の吸着量が、構成要素である有機・無機各コロイドに対する吸着量の線形和とはならず、劇的に増加したり、逆に、吸着しなくなるという現象が報告されている。本研究の目的は、スピンコントラスト中性子小角散乱（SC-SANS）法を用いて、有機―無機複合コロイドのナノ構造を決定し、複合コロイドに特異的な放射性核種の吸着特性を理解することにある。
令和3年度は、フリーズドライ法および調湿法を用いて試料を核偏極する技術を開発した。スピンコントラスト変調中性子小角散乱（SC-SANS）実験では、動的核偏極法を用いて極低温強磁場下における試料中の核スピンを超偏極させる必要がある。しかしながら、フミン酸の溶媒となる水は極低温下で氷となる際に、核偏極媒体となるフリーラジカル分子が析出してしまい偏極しない。そこで、これまで水の代わりに不凍液である水・グリセロール水溶液を用いて実験を行っていたが、グリセロールは両親媒性分子でありフミン酸の集合構造に影響を及ぼす懸念があった。それに対し、新しく開発したフリーズドライ法や調湿法では、グリセロールを添加することなく試料を核偏極できる。本手法をもちいることで、SC-SANSを用いたフミン酸の構造研究を今後大きく発展させることができる。
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