2023 Fiscal Year Research-status Report

抽出剤含有プロトン性イオン液体の複合的相互作用によるテクネチウムの高効率抽出分離

Research Project

Project/Area Number	22K05163
Research Institution	Japan Atomic Energy Agency
Principal Investigator	岡村浩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先端基礎研究センター, 研究副主幹 (30709259)
Project Period (FY)	2022-04-01 – 2025-03-31
Keywords	イオン液体 / 溶媒抽出 / 抽出分離 / 抽出剤 / 配位子 / テクネチウム / レニウム / アニオン
Outline of Annual Research Achievements	テクネチウム-99は，半減期21万年の長寿命放射性核種であり，溶液中では主に過テクネチウム酸イオン(TcO4-)として存在する。環境中に放出されると長期的な影響を及ぼすことから，効率的に除去できる技術の開発が求められているが，環境水などのpHが中性付近の水溶液からテクネチウムを選択的に分離することは難しい。テクネチウムの分離法としてイオン液体を媒体とした溶媒抽出法を利用した場合は，有機溶媒系では困難であった中性水溶液からの抽出分離が可能になり，さらに，プロトン性イオン液体を用いると，複合的な相互作用が働くため，優れた抽出分離特性を示すことが期待できる。本研究は，テクネチウムに対して高い抽出能を示す抽出剤を含有する新規プロトン性イオン液体を合成することで，高効率かつ選択的なイオン液体抽出系を構築し，環境水中テクネチウムの効率的な除去システムを開発することを目的としている。本年度は，合成したプロトン性イオン液体を用いて，TcO4-のアナログとなる過レニウム酸イオン(ReO4-)の抽出における共存イオンの影響を調べ，抽出選択性を評価するとともに，抽出平衡について検討した。具体的には，環境水中に多く存在するアルカリ金属イオン，アルカリ土類金属イオン，塩化物イオンなどとReO4-を含む水溶液を用いて抽出実験を行ったところ，これらのイオンが高濃度で共存していてもReO4-のほぼ全量を抽出可能であったことから，本抽出系は共存イオンの影響を受けないことが明らかになったとともに，これらの夾雑イオンは抽出されなかったことから，ReO4-に対して高い選択性を有することが示された。また，抽出平衡についての検討を行ったところ，ReO4-はイオン交換によって抽出されることが明らかになった。以上の結果から，開発したプロトン性イオン液体抽出系は，環境水中のTcO4-を効率的に除去できることが示唆された。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 本年度に実施した内容は，概ね研究計画に沿ったものである。合成したテクネチウムに対して高い抽出能を示す抽出剤を含有するプロトン性イオン液体を用いて，環境水中に多く含まれるさまざまなイオンの抽出分離特性を評価し，ReO4-に対して高い抽出選択性を有することを明らかにしたとともに，ReO4-はイオン交換によってイオン液体相に抽出されることを示したことから，当初期待した通りの成果が得られていると評価できる。
Strategy for Future Research Activity	今後の研究計画に大きな変更はなく，当初の計画に沿って，開発した抽出剤を含有するプロトン性イオン液体を用いて99TcO4-の抽出実験を行い，抽出分離特性を評価するとともに，99TcO4-の抽出におけるさまざまな共存イオンの影響を調べ，最適な抽出条件を確立する。その後，実環境水を用いて99TcO4-の分離除去を行うことを目指して研究を実施する。
Causes of Carryover	（理由）前年度の未使用があったほか，プロトン性イオン液体合成のための試薬，溶媒抽出実験で使用する試薬・消耗品，各種分析装置で使用する消耗品などが当初の予定よりも安価に入手できたため。（使用計画）プロトン性イオン液体合成のための試薬，テクネチウムの溶媒抽出実験で使用する装置・器具や試薬・消耗品，液体シンチレーションカウンタ用消耗品のほか，プロトン性イオン液体の物理化学的性質を評価するための装置の購入に使用する予定である。