| 研究課題/領域番号 |
20K05387
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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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 | 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構 |
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研究代表者 |
青柳 登 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, 研究副主幹 (80446400)
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| 研究分担者 |
元川 竜平 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, 研究主幹 (50414579)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 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 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2020年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
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| キーワード | 二酸化セリウム / 階層構造 / ナノクラスター / コロイド物理 / 界面現象 / 小角散乱 / レーザー共焦点顕微鏡 / Sogami-Ise理論 / アルダー転移 / コロイド / 非平衡反応 / X線小角散乱（SAXS） / 分子集合体 / セリアナノコロイド / 計算機シミュレーション / 散逸構造 / ソフトマター / 秩序パラメーター / 四価ｆブロック |
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| 研究開始時の研究の概要 |
分子集合体が液体中でつくる特異的な秩序構造及び集合体内の相互作用を解明する。本研究では、四価ｆブロック金属のセリウムが濃厚溶液中で、どのような分子集合体を形成し、その集合体の持つ秩序構造と相互作用を実験的、計算科学的アプローチを元に解明する。
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| 研究成果の概要 |
本研究の目的は、四価金属を含む分子集合体（コロイド）が液体中でつくる特異的な秩序構造及び集合体内の金属間の相互作用を見出すことである。従来の原子力化学分野、特に再処理における逆抽出工程では、プラント内で重金属を含むコロイドを形成することがあり、その場合に分離プロセスの効率が低下することが問題であった。その上、このコロイドが何であるか、どのように生まれるのか、どうすれば無くすことができるのかについては、本質的な理解に至っていない。本研究では、金属イオンとそのクラスター間に働く相互作用を明確にして、溶液秩序がつくられるメカニズムを解明する。
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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、濃厚溶液中で発見された四価セリウムのコロイドについて、その１次粒子及び２次粒子の形成メカニズムを種々の実験手法を通して明らかにした。具体的には、溶存化学種から１次粒子の形成は結晶成長挙動であり、２次粒子はそれらの凝集・分散によってもたらされることが分かった。この知見は、産業界では特に燃料再処理における溶媒抽出工程において活用され得る。酸化還元反応に基づいてこれらのｆブロック元素の金属イオンに対する原子価の制御が決定的であり、微粒子生成を未然に防ぐための手法開発に繋がるものである。学術的にはｆブロック元素の凝集をもたらす構造秩序と相互作用を小角散乱実験と顕微鏡観察で初めて解明した。
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