| 研究課題/領域番号 |
19H02644
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分31010:原子力工学関連
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| 研究機関 | 筑波大学 |
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研究代表者 |
山崎 信哉 筑波大学, 数理物質系, 助教 (70610301)
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| 研究分担者 |
関根 由莉奈 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 物質科学研究センター, 研究副主幹 (00636912)
田中 万也 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, 研究主幹 (60377992)
菱田 真史 筑波大学, 数理物質系, 助教 (70519058)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
16,900千円 (直接経費: 13,000千円、間接経費: 3,900千円)
2022年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2020年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2019年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
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| キーワード | リポソーム / リン脂質 / ベシクル / 吸着 / ジグリコールアミド / ランタノイド / 希土類元素 / アクチノイド / 高レベル放射性廃液 / 抽出剤 / 核種分離 / バックエンド / 抽出 / DGA配位子 / X線分光 / 蛍光 / 溶媒抽出 / DGA |
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| 研究開始時の研究の概要 |
原子炉の稼動により生じる高レベル放射性廃液（HLW）を適切に処分するために、環境負荷の少ない方法を用いて元素ごとに分離する事が検討されている。本研究では、この目的を達成するための新しい手法として、リン脂質二重膜（リポソーム）を分離媒体とした希土類元素およびマイナーアクチノイドの新規分離法を構築する。これは従来の手法と異なり、有機溶媒を用いずに分離する事が期待できるため、環境負荷等を大幅に低減することが期待される。また、反応速度論や化学平衡論に基づいて化学組成や反応機構を精査することで本手法の効率を上げ、実用化に向けた系を提案する。
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| 研究成果の概要 |
ランタノイドに選択性のあるジグリコール酸（DGA）型配位子をリポソームに封入することで新たな抽出系を構築した。DGAは疎水性のアルキル鎖と、ランタノイドと反応する親水性の部分からなる。実験の結果、DGA型配位子をリポソームに封入する際は、DGAの疎水基を長くするとリポソームに多く封入できることが分かった。また、配位子の長さを変えてもDGAの親水部の反応機構に影響はなかった。このDGA封入リポソームを用いることで、有機溶媒を用いずにランタノイドを回収することができた。これらの成果から、本法は環境負荷の少ない新規元素抽出法として有効であると考えられる。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究では、リポソームを反応場とする抽出法を構築し、リポソームに配位子を混ぜることでランタノイドイオンが回収できる事を示した。また、回収の際の吸着メカニズムや反応効率化に寄与する条件などを化学的手法により明らかにした。本法を基礎として、配位子の種類を変えることにより他の金属等も同様に回収できる可能性が高いと考えられる。
従来法である溶媒抽出法は、多段階かつ大規模分離に向いているため多くの金属元素の抽出に用いられているが、環境負荷の高い有機溶媒を大量に用いる点が改善点の一つである。一方、リポソームは界面活性剤からなる生体由来の分子集合体であり、有機層を用いずに水相のみで抽出できる。
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