2014 Fiscal Year Research-status Report
繊維表面に形成させた高分子鎖の柔軟な立体構造を利用するSr-90分析材料の開発
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25420914
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
浅井 志保 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力基礎工学研究センター, 研究副主幹 (10370339)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鈴木 大輔 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力基礎工学研究センター, 主査 (80535477)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | ストロンチウム / グラフト重合 / 繊維 / 高分子鎖 / クラウンエーテル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
福島第一原発の事故を受け、喫緊の課題となっている放射性廃棄物の処理処分を進めるためには、放射性核種の分析が不可欠である。廃棄物処分の安全評価対象核種のうちSr-90はCs-137と同様に発生量が多く、分析ニーズが急増している。しかしながら、現行法では煩雑な分析前処理操作が必要であることから、被ばく低減や汚染対策の観点から高放射性試料の分析には不適切である。本研究では、クラウンエーテル（18-crown-6、以下18C6）誘導体によるSrイオンの分離・濃縮をベースとした新規な分析用固相抽出材料を作製することによるSr-90分析の迅速化を目指す。今年度は、昨年度の成果に基づき、まず、グラフト重合によって繊維表面に付与した高分子鎖に、種々のアルキル鎖長を持つアルキルアミノ基（CnH2n+1NH-、n=8,12,18、以下CnNH-）を結合させ、高分子鎖を疎水化した。つぎに、繊維表面に付与した高分子鎖に、疎水性相互作用を利用して、ジシクロヘキサノ18C6（以下、DC18C6）を担持した。C18NH-導入繊維では、導入率26%で担持密度が最大となり、高C18NH-導入率繊維では担持密度が低下する結果となった。他のCnNH-導入繊維でも同様の傾向が確認されたことから、疎水性の強さ以外にも担持できる空間の広さが担持密度に影響することがわかった。C8NH-またはC12NH-導入繊維における最大担持密度は0.3-0.5 mmol/gと市販のSr吸着材料の抽出剤担持密度と同程度であり、実用上十分なSr吸着容量を有すると期待される。なお、Sr-90以外の核種（Np-237およびZr-93）についても、別途類似の手法で作製した材料における吸着性能評価を実施し、材料の応用範囲拡大を図った。さらに分析用材料の作製に加えて、固体に吸着した金属イオンを溶出せずに分析する手法の開発にも着手した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
今年度は、DC18C6を安定かつ高密度に繊維上に担持する条件を決定できた。当初の計画では、Srイオンの抽出率と硝酸濃度の関係について詳細に検討する予定であったが、高い硝酸濃度領域では、担持したDC18C6が脱落する場合があることがわかった。現在、安定にDC18C6を担持できる作製条件を検討中である。Srイオンの抽出・溶出条件を最適化するに至っていはいないものの、溶出せずに固体で測定する手法の開発にも着手できたことから、全体としてはおおむね順調であると判断している。
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| Strategy for Future Research Activity |
昨年度に引き続き、効率よくストロンチウムを抽出できる硝酸濃度を決定する。このとき、担持したDC18C6が繊維から脱落しないよう、高分子鎖へ結合させるアルキルアミノ基の種類、あるいはアルキルアミノ基の結合モル比を変化させ、DC18C6が外部環境の影響を受けず安定に担持できる条件を検討する。また、高分子鎖へのアルキルアミノ基の導入およびDC18C6の担持によって、基材であるナイロン繊維の表面保護構造が形成されることから、材料としての耐酸性向上効果についても検討する。また、対象をストロンチウム以外の元素にも展開し、実用的な観点から、グラフト重合によって作製される吸着体の従来材料に対する優位性を、実試料への適用によって証明する。これらの材料作製条件の最適化とは別に、繊維に吸着させたストロンチウムの濃度を直接測定する手法の開発も継続する。
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