2021 Fiscal Year Final Research Report

Understanding specific binidng of radionuclides by organic-inorganiccomposites by nanos-cale structural analyses

Research Project

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Project/Area Number	20K21160
Research Category	Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
Allocation Type	Multi-year Fund
Review Section	Medium-sized Section 31:Nuclear engineering, earth resources engineering, energy engineering, and related fields
Research Institution	The University of Tokyo
Principal Investigator	Saito Takumi 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (90436543)
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)
Project Period (FY)	2020-07-30 – 2022-03-31
Keywords	小角散乱 / 天然有機物 / 鉱物 / ナノ構造
Outline of Final Research Achievements	Migration of radionuclides in nature is mediated by its sorption to colloids. Their sorption to colloids has often been described as a linear combination of the sorption to different organic and inorganic components coexisting in a groundwater system. Nevertheless, such different colloids tend to tightly interact with each other and form composite colloids, which deviate the sorption of a metal ion form the linear summation rule and in some cases drastically enhance or diminish the sorption. In this research, we improved spin-contrast small-angle neutron scattering technique (SC-SANS), which is a flexible component-specific SANS technique applicable to study nano-scale structure of heterogeneous organic-inorganic hybrid colloids and reveal the origin of the specific sorption phenomena to them.
Free Research Field	原子力工学，地球化学，物理化学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	金属イオンの環境動態は様々な工学システムの環境リスクアセスメントや汚染環境の評価で重要となる．特に，高レベル放射性廃棄物の地層処分の安全評価では，地下水環境中での対象核種の化学形態に基づき，その移行挙動を評価することが必須である．本研究は，そのようなコロイド影響のおいて，実環境中のコロイドで良く観察される複合コロイドの形成が核種の収着挙動を決定づける重要な要因と捉え，メゾスコピックスケールで不均質なコロイドの構造評価が可能なSC-SANS法の高度化を図った．本研究の成果は，超長期の地層処分安全評価の信頼性向上に寄与し，元素の環境動態に対する我々の理解向上に繋がるものである．