2015 Fiscal Year Annual Research Report
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26630488
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
馬場 祐治 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 福島研究開発部門 福島事業管理部, 嘱託 (90360403)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
下山 巌 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 量子ビーム応用研究センター, 研究主幹 (10425572)
平尾 法恵 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 量子ビーム応用研究センター, 技術開発協力員 (30600027)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | セシウム / アルカリ金属 / 吸着 / Ｘ線光電子分光法 / 全反射 / 放射光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、放射性セシウム（Cs）の原子数に相当する極微量のCsおよび他のアルカリ金属の吸着状態を分光学的手法で直接観測して明らかにすることを目的とし、2年間にわたって実施した。初年度（平成26年度）は、極微量の吸着状態を測定するための全反射X線光電子分光法に関する検討を行うとともに、二酸化ケイ素（SiO2）およびアルミナ（Al2O3）表面に吸着した極微量Csの吸着状態を明らかにした。平成27年度は以下の成果を得た。
1.粘土鉱物中に放射性Csが強く吸着しているといわれている雲母（マイカ）を測定対象とし、全反射X線光電子分光法に関する検討を行った。その結果、全反射X線光電子分光法により、1 cm2あたり100ピコグラムまでの極微量Csの光電子分光測定が可能であることがわかった。この原子数は、半減期30年のCs-137に換算すると200ベクレルに相当する。このことから、全反射X線光電子分光法により、放射性Csの原子数に匹敵する極微量Csの結合状態を直接観察することが可能となった。
2.マイカ表面に吸着した種々の吸着量（1原子層から0.001原子層）のアルカリ金属の化学結合状態を、X線光電子分光スペクトルの内殻結合エネルギーシフトにより調べた結果、吸着量が減少するほど、よりイオン性が大きい結合状態をとることが分かった。
以上のように本研究では、極微量のアルカリ金属がマクロ量とは異なる特異な結合状態をとることを全反射X線光電子分光法により初めて明らかにした。この特異な吸着状態が、放射性核種が脱離しにくい要因のひとつと考えられる。全反射X線光電子分光法は、X線の集光や検出効率の改良などでさらに感度を上げれば、フェムトグラムレベルの原子の吸着状態解明も可能と考える。これにより今後、放射性ストロンチウム、放射性ヨウ素など、他の放射性核種の特異な化学的挙動の解明にも発展すると考える。
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