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液液界面で起こる溶媒抽出機構の解明とそれに基づいた核分裂生成物の分離法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 17K14919
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 原子力学
研究機関国立研究開発法人日本原子力研究開発機構

研究代表者

日下 良二  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 原子力基礎工学研究センター, 研究職 (30733125)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2019年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2018年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2017年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワード表面・界面 / 溶媒抽出 / ランタノイド / アクチノイド / 錯体 / 和周波発生分光 / 振動分光 / 表面 / 界面 / メカニズム / ウラン / 相間移動 / 再処理 / 金属錯体 / 分離変換 / 放射性廃棄物
研究成果の概要

溶媒抽出の近似モデル界面、空気/抽出剤/水相の気液界面に振動和周波発生分光法を適用し、金属が水相から有機相に移動する機構の解明を目指した。ジ-2-エチルヘキシルリン酸(HDEHP)抽出剤を用いたランタノイド(Ln)の溶媒抽出系では、界面でLnはHDEHPと水分子に挟まれた錯体を形成することを明らかにし、この界面錯体の形成が有機相へのLn抽出を誘起する溶媒抽出機構を提唱した。一方、リン酸トリブチル(TBP)抽出剤を用いたウラン(VI)の溶媒抽出系では、ウラン(VI)-TBP界面錯体は形成しないことを明らかにし、ウラン(VI)-TBP錯体は有機相中で形成する機構を提唱した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

溶媒抽出の界面は溶媒抽出の性能を左右する働きを担っている。従って溶媒抽出の界面で何が起こっているのかを明らかにすることができれば、界面の化学反応の制御と利用により溶媒抽出技術の向上が狙えることにつながる。今回の成果は、溶媒抽出界面の分子科学的状態を明らかにしたことであり、今後、溶媒抽出の性能との連関や界面の化学状態の制御法を見出すことによって、界面反応に立脚したの溶媒抽出技術向上の手掛かりになると考えられる。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 1件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] 振動和周波発生分光法を用いたランタノイドおよびアクチノイド研究の界面化学への展開2020

    • 著者名/発表者名
      日下良二
    • 雑誌名

      放射化学

      巻: 41 ページ: 31-33

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] Mechanism of phase transfer of uranyl ions: a vibrational sum frequency generation spectroscopy study on solvent extraction in nuclear reprocessing2018

    • 著者名/発表者名
      Kusaka Ryoji、Watanabe Masayuki
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics

      巻: 20 号: 47 ページ: 29588-29590

    • DOI

      10.1039/c8cp04558e

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The structure of a lanthanide complex at an extractant/water interface studied using heterodyne-detected vibrational sum frequency generation2018

    • 著者名/発表者名
      Kusaka Ryoji、Watanabe Masayuki
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics

      巻: 20 号: 4 ページ: 2809-2813

    • DOI

      10.1039/c7cp06758e

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 顕微フォトルミネッセンス分光法によるシリカゲル上のウラニルイオンとユウロピウムイオンの移動性の研究2020

    • 著者名/発表者名
      日下良二
    • 学会等名
      日本原子力学会2020年春の年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 溶媒抽出元素分離技術の向上を目指した基礎科学研究2019

    • 著者名/発表者名
      日下良二、渡邉雅之
    • 学会等名
      平成31年度日本原子力学会北関東支部若手研究者発表会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 振動和周波発生分光法を用いたランタノイドおよびアクチノイド研究の界面化学への展開2019

    • 著者名/発表者名
      日下良二
    • 学会等名
      日本放射化学会第63回討論会(2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Metal complexes formed at the surface of aqueous solutions studied by sum frequency generation spectroscopy2019

    • 著者名/発表者名
      Ryoji Kusaka and Masayuki Watanabe
    • 学会等名
      日本化学会第99春季年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Mechanism of liquid-liquid solvent extraction of uranyl by tributyl phosphate studied using vibrational sum frequency generation spectroscopy2018

    • 著者名/発表者名
      Ryoji Kusaka and Masayuki Watanabe
    • 学会等名
      256th ACS National Meeting
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 振動和周波発生分光法による溶媒抽出機構の研究2018

    • 著者名/発表者名
      日下良二、渡邉雅之
    • 学会等名
      第12回分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 和周波発生分光法によるウランの溶媒抽出機構の研究2018

    • 著者名/発表者名
      日下良二、渡邉雅之
    • 学会等名
      2018日本放射化学会年会・第62回放射化学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Surface of uranyl aqueous solution studied by heterodyne-detected vibrational sum frequency generation spectroscopy2018

    • 著者名/発表者名
      R. Kusaka, M. Watanabe
    • 学会等名
      日本化学会第98春季年会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] ヘテロダイン検出振動和周波発生分光法による金属抽出剤単分子膜/水界面におけるランタノイド錯体の構造研究2017

    • 著者名/発表者名
      日下良二、渡邉雅之
    • 学会等名
      第11回分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [備考] JOPSS JAEA Originated Papers Searching System

    • URL

      https://jopss.jaea.go.jp/search/servlet/interSearch

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] JOPSS

    • URL

      https://jopss.jaea.go.jp/search/servlet/search?5064259

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考] JOPSS

    • URL

      https://jopss.jaea.go.jp/search/servlet/interSearch

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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