2023 Fiscal Year Final Research Report

Are radionuclides reduced by clay minerals? -In Relation to Geological Disposal of Radioactive Waste

Research Project

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Project/Area Number	21K18917
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	Takahashi Yoshio 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (10304396)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	佐々木隆之京都大学, 工学研究科, 教授 (60314291) 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) 出井俊太郎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幌延深地層研究センター, 研究職 (90870709)
Project Period (FY)	2021-07-09 – 2024-03-31
Keywords	粘土鉱物 / 放射線核種 / 放射性廃棄物 / EXAFS / 還元
Outline of Final Research Achievements	The reduction of U(VI) to U(IV) by Fe(II)-containing smectite, obtained by reducing Fe3+ to Fe2+ in smectite, was found to be pH- and ionic strength-dependent, and the fact that the reduction does not occur in fresh biotite suggests that this reduction reaction occurs for U(VI)-adsorbed species in the smectite interlayer. To confirm this in natural samples, the distribution and chemical state of U in weathered biotite in the Ningyo-Toge weathered granite were investigated by micro-XRF-XAFS. Here, TES analysis was performed to exclude the influence of Rb coexistence, and it was found that U is abundant in the strong-weathered areas where Rb is scarce and U is reduced there. This is consistent with the results of the laboratory experiments described above.
Free Research Field	地球化学、環境化学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	放射性廃棄物の地層処分を念頭においた場合、スメクタイトが硫化物などの還元力がある物質が絶えず流入する環境におかれたならば、その層構造中にFe(II)が蓄積される可能性がある。こうして高いFe(II)/Fe(III)比を持つにいたったスメクタイトは、非常に強い還元作用を保持することになり、地層処分においては、Uなどを還元しより固定化する方向に作用する可能性がある。このようなスメクタイトは、放射性廃棄物の周囲を覆う緩衝材として用いられる計画であり、地下環境で長期間スメクタイトが保持されることで、上で示したようなFe(II)を保持するに至れば、様々なアクチノイドを還元することができると期待される。