| 研究課題/領域番号 |
23KK0096
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| 研究種目 |
国際共同研究加速基金(海外連携研究)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分31:原子力工学、地球資源工学、エネルギー学およびその関連分野
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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 |
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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| 研究分担者 |
田端 千紘 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, 研究職 (60783496)
Micheau Cyril 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, 博士研究員 (70961291)
上田 祐生 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, 研究職 (80806638)
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| 研究期間 (年度) |
2023-09-08 – 2029-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
21,060千円 (直接経費: 16,200千円、間接経費: 4,860千円)
2028年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2027年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2026年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2025年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2024年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2023年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
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| キーワード | 中性子散乱 / アクチノイド / 分離 / 抽出 / 放射光 / 化学分離 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本国際共同研究では、アクチノイド元素の液-液抽出分離工程において複数の溶質分子（金属錯体・抽出剤・酸・水等）によってつくられるナノ構造を明らかにする取り組みを仏国マルクール分離化学研究所と進める。ナノ構造と金属イオンの分離挙動（選択性、効率、速度）との関係性を中性子散乱測定と計算機シミュレーションから明らかにすることで、核燃料再処理、及び高レベル廃液処理の化学分離プロセス高度化を目指す。
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| 研究実績の概要 |
本年度は、仏国マルクール分離化学研究所から共同研究者のDamien BOURGEOIS博士が代表者の研究機関（原子力機構 原子力科学研究所）を訪問している。本研究プロジェクトに参画する我が国側の研究者（４名）とのキックオフミーティングを行うことで、今後の研究計画等について詳細な議論を行った。この訪問では、原子力科学研究所内の研究用原子炉JRR-3に設置されている中性子小角散乱装置を用いた実験を共同で行っている。硝酸濃度の異なる６価のウラン水溶液とマロンアミド型抽出剤（N,N′-dimethyl-N,N′-dibutyl-2-tetradecylmalonamide; DBMA)を含むトルエン、もしくはヘプタン溶液を接触させた後、その有機相を取り出して中性子小角散乱測定を行った。ウラン抽出量の増加と小角散乱強度の増加について注目すると、抽出剤の濃度が0.2Mでは互いの関係性が確認されるものの、0.6Ｍでは小角散乱強度は変化しないことがわかった。また、[DBMA]=0.2 Mかつ[HNO3]=3 Mではウランの濃度増加にしたがって、３段階の溶液構造をつくることが示された。すなわち、ウラン抽出錯体が一様に分散した状態から、それらが凝集して１次クラスターを形成した状態、さらに、１次クラスターが凝集することで超クラスター構造を形成することがわかった。このような変化は、リン酸トリブチル（TBP）による４価のジルコニウムイオンを抽出した場合にも観察されていることから、多くの抽出系でもこのような構造体がつくられる可能性があると考えている。また、パラジウムとネオジムのマロンアミドによる抽出分離において、界面と有機相のナノ構造に着目することで、抽出におけるイオン選択性と抽出速度の関係を明らかにする研究を進めた。その成果は、Journal of Molecular Liquid誌に掲載された。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
今年度、我が国側から仏国側への出張で実験や議論を行った実績はないが、BOURGEOIS博士の原子力科学研究所の滞在やWEB会議を通じて頻繁に議論を行い、共同研究を進めることができている。
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| 今後の研究の推進方策 |
我が国側の研究者が相手国を訪問しながら実験と議論を進めていくのみならず、仏国側の研究者も原子力科学研究所を訪問して中性子散乱実験を共同で行う。WEB会議を活用しながら日常的にコミュニケーションをとることで、協力関係を深めながら研究を進めていく予定である。来年度は、抽出錯体溶液の表面張力測定や、アクチノイド錯体溶液のＸ線小角散乱測定を仏国側で実施することを計画している。
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