2014 Fiscal Year Research-status Report
超臨界流体を利用した放射性金属・カーボンナノコンポジット材料の創製
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26630482
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
塚原 剛彦 東京工業大学, 原子炉工学研究所, 准教授 (10401126)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 放射性廃棄物処理 / ナノ材料合成 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、放射性金属核種を長期安定に保持できる新しい手法の構築を目指し、カーボンナノチューブ(CNT)内に金属核種を内包・固定化したナノコンポジット材料を作成しうる超臨界水熱合成法の研究開発を行うものである。本年度は、単酸化物ナノ粒子の合成と、これら単酸化物とCNTとのナノ材料合成、および合成した化合物のキャラクタリゼーションを実施した。具体的には、ウランや3価ランタノイド元素を含む硝酸水溶液を、バッチ式水熱合成システムを用いて超臨界水熱処理を行って、イオン濃度、酸濃度、反応時間・圧力、保持時間等に対する依存性を調べた。反応後、急速に減圧・冷却することで得た沈殿物をSEM, XRD等で計測し、粒子の形状，粒径，組成を解析して、粒子生成条件を検討した。その結果、Ce(III-IV), Pr(III-IV), Tb(III-IV)のように、価数の変化を起こすことのできる金属イオンは、超臨界水熱処理によって酸化物ナノ粒子として沈殿し、それぞれCeO2蛍石型立方晶、PrO2角型結晶、TbO2針状結晶となることを見出した。一方、500℃程度では価数変化を起こさないNd(III)やSm(III)のような金属イオンでは、酸化物ナノ粒子化しないことを見出した。また、超臨界処理後の溶液中の亜硝酸及び硝酸濃度を定量した結果、価数変化を誘起する酸化・還元剤は、硝酸水溶液の高温処理により生成する亜硝酸であることが分かった。
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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
超臨界水熱処理試験は順調に進行しており、単酸化物合成においては、すでに興味ある成果が得られている。これら単酸化物とCNTとのコンポジット化条件がシビアであることが分かってきた。
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| Strategy for Future Research Activity |
超臨界水熱処理によって、簡便に単酸化物をCNTに内包あるいは固定化させる必要がある。よって、反応条件の最適化と反応機構の解明を集中的に進める。
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| Causes of Carryover |
合成反応条件の探索のため、購入試薬の種類や量が変わったため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
試薬購入に充てる。
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