常温無機イオン液体と有機溶媒の界面でのウランの無電解析出の実現

• 研究課題/領域番号: 25420905
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 原子力学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 上原 章寛 京都大学, 原子炉実験所, 助教 (30402952)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2015年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2014年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2013年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: 電解還元 / ウラン / 水和物溶融体 / 析出 / XAFS / 液液界面 / 乾式再処理 / ナノ粒子 / 再処理

研究成果の概要

塩化カルシウム6水和物は、常温で液体の濃厚電解質である。濃厚電解質中でのイオンの挙動は希薄な電解質水溶液中と異なる挙動を示すため、本研究ではこの液体を「常温無機イオン液体」と名付け、次のことを明らかにした。ウランイオンはU(VI）からU(V)に電気化学的に還元され、その後不均化反応によってU(VI)及びU(IV)を生成する。また、希薄な電解質中では短寿命のU(V)は常温無機イオン液体中では比較的長寿命で同化学種を電解吸光分光法により検出することに成功した。U(VI)を含む水相と酸化還元体を含む有機相の界面において水相中のU(VI)の還元及び有機相の還元体の酸化に起因する電子移動電流を検出した。

研究成果

• [国際共同研究] University of Manchester/University of Leeds/Diamond Light Source(United Kingdom)
• [雑誌論文] An in-situ X-ray absorption spectroelectrochemical study of the electroreduction of uranium ions in HCl, HNO3, and Na2CO3 solutions (2016)
  • 著者名/発表者名: Akihiro Uehara, Toshiyuki Fujii, Hajimu Yamana, and Yoshihiro Okamoto
  • 雑誌名: Radiochimica Acta 巻: 104 号: 1 ページ: 1-9
  • DOI: 10.1515/ract-2015-2436
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Detection and characterisation of sub-critical nuclei during reactive Pd metal nucleation by X-ray absorption spectroscopy (2016)
  • 著者名/発表者名: S.-Y. Chang, Y. Grunder, S. G. Booth, L. B. Molleta, A. Uehara, J. F. W. Mosselmans, G. Cibin, V.-T. Pham, L. Nataf, R. A. W. Dryfe and S. L. M. Schroeder
  • 雑誌名: CrystEngComm 巻: 18 号: 5 ページ: 674-682
  • DOI: 10.1039/c5ce01883h
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 高濃度電解質水溶液中のウランイオンの酸化還元反応 (2016)
  • 著者名/発表者名: 上原章寛, 藤井俊行
  • 雑誌名: 溶融塩および高温化学 巻: 59 ページ: 14-19
  • NAID: 40020798200
• [雑誌論文] Gold Deposition at a Free-Standing Liquid/Liquid Interface: Evidence for the Formation of Au(I) by Microfocus X-ray Spectroscopy (μXRF and μXAFS) and Cyclic Voltammetry (2015)
  • 著者名/発表者名: Samuel G. Booth, Akihiro Uehara, Sin Yuen Chang, J. Fred W. Mosselmans, Sven L. M. Schroeder, and Robert A. W. Dryfe
  • 雑誌名: Journal of Physical Chemistry C 巻: 119 号: 29 ページ: 16785-16792
  • DOI: 10.1021/acs.jpcc.5b05127
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Electrochemical Insight into the Brust-Schiffrin Synthesis of Au Nanoparticles (2015)
  • 著者名/発表者名: Akihiro Uehara, Samuel G. Booth, Sin Yuen Chang, Sven L. M. Schroeder, Takahito Imai, Teruo Hashimoto, J. Frederick W. Mosselmans, and Robert A. W. Dryfe
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society 巻: 137 号: 48 ページ: 15135-15144
  • DOI: 10.1021/jacs.5b07825
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Redox and Ligand Exchange during the Reaction of Tetrachloroaurate with Hexacyanoferrate(II) at a Liquid-Liquid Interface: Voltammetry and X-ray Absorption Fine-Structure Studies (2015)
  • 著者名/発表者名: Akihiro Uehara, Sin-Yuen Chang, Samuel G. Booth, Sven L. M. Schroeder, J. Frederick W. Mosselmans, and Robert A.W. Dryfe
  • 雑誌名: Electrochimica Acta 巻: 109 ページ: 997-1006
  • DOI: 10.1016/j.electacta.2015.12.108
  • NAID: 120005980890
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Structure and Bonding in Au(I) Chloride Species: A Critical Examination of X-ray Absorption Spectroscopy (XAS) Data (2015)
  • 著者名/発表者名: S.Y. Chang, A. Uehara, S.G. Booth, K. Ignatyev, J.F.W. Mosselmans, R.A.W. Dryfe, and S.L.M. Schroeder
  • 雑誌名: RSC Advances 巻: 5 号: 9 ページ: 6912-6918
  • DOI: 10.1039/c4ra13087a
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Au Electrodeposition at the Liquid-Liquid Interface: mechanistic aspects (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Uehara, T. Hashimoto, R.A.W. Dryfe
  • 雑誌名: Electrochimica Acta 巻: 118 ページ: 26-32
  • DOI: 10.1016/j.electacta.2013.11.162
  • NAID: 120005372983
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Metal Deposition at the Liquid–Liquid Interface (2014)
  • 著者名/発表者名: R.A.W. Dryfe, A. Uehara, S. G. Booth
  • 雑誌名: The Chemical Record 巻: 14 号: 6 ページ: 1013-1023
  • DOI: 10.1002/tcr.201402027
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Redox equilibrium of the UO22+/UO2+ couple in Li2MoO4–Na2MoO4 eutectic melt at 550 °C (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Nagai, A. Uehara, T. Fujii, N. Sato, H. Kofuji, M. Myochin, H. Yamana
  • 雑誌名: Journal of Nuclear Materials 巻: 454 号: 1-3 ページ: 159-163
  • DOI: 10.1016/j.jnucmat.2014.07.070
  • 査読あり
• [雑誌論文] Raman spectroscopic study of uranyl complex in alkali chloride melts (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Uehara, T. Nagai, T. Fujii, O. Shirai, H. Yamana
  • 雑誌名: J. Nucl. Mater. 巻: 437 号: 1-3 ページ: 166-170
  • DOI: 10.1016/j.jnucmat.2013.02.003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reduction behavior of UO22+ in molten LiCl-RbCl and LiCl-KCl eutectics by using tungsten (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Nagai, A. Uehara, T. Fujii, H. Yamana
  • 雑誌名: J. Nucl. Mater. 巻: 439 号: 1-3 ページ: 1-6
  • DOI: 10.1016/j.jnucmat.2013.03.078
  • 査読あり
• [雑誌論文] Raman spectroscopic study of uranyl complex in alkali chloride melts (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Fujii, T. Uda, Y. Iwadate, T. Nagai, A. Uehara, H. Yamana
  • 雑誌名: J. Nucl. Mater. 巻: 440 号: 1-3 ページ: 575-579
  • DOI: 10.1016/j.jnucmat.2013.04.010
  • 査読あり
• [学会発表] 濃厚電解質溶液中でのアクチノイドイオンの酸化還元反応 (2016)
  • 著者名/発表者名: 上原章寛
  • 学会等名: 溶融塩委員会
  • 発表場所: 東京都市大学（神奈川県・川崎市）
  • 年月日: 2016-01-27
  • 招待講演
• [学会発表] Electrochemical insight into the Brust-Schiffrin synthesis of Au nanoparticles (2016)
  • 著者名/発表者名: Akihiro Uehara, Samuel G. Booth, Sin Yuen Chang, Sven L.M. Schroeder, Takahito Imai, Teruo Hashimoto, J. Frederick W. Mosselmans, and Robert A.W. Dryfe
  • 学会等名: Faraday Discussion, Nanoparticle Assembly: From Fundamentals to Applications
  • 発表場所: Mumbai, India
  • 年月日: 2016-01-07
  • 国際学会
• [学会発表] 金ナノ粒子合成メカニズムの 液液界面イオン移動ボルタンメトリーによる解明 (2015)
  • 著者名/発表者名: 上原章寛, S.G. Booth, S.Y. Chang, 今井崇人, S.L.M. Schroeder, R.A.W. Dryfe
  • 学会等名: ポーラログラフィーおよび電気分析化学討論会
  • 発表場所: イーグレひめじ（兵庫県・姫路市）
  • 年月日: 2015-11-24
• [学会発表] ドデカンチオールを用いた金ナノ粒子合成過程の液液界面イオン移動ボルタンメトリーに基づく理解 (2015)
  • 著者名/発表者名: 上原章寛, S.G. Booth, S.Y. Chang, S.L.M Schroeder, R.A.W. Dryfe
  • 学会等名: 日本分析化学会第64年会
  • 発表場所: 九州大学（福岡県・福岡市）
  • 年月日: 2015-09-09
• [学会発表] Evidence for a Strongly Bound Solvent Molecules: XANES and EXAFS of Aqueous Au(III) Cyanide (2015)
  • 著者名/発表者名: Sin-Yuen Chang, Samuel Booth, Robert Dryfe, Akihiro Uehara, Konstantin Ignatyev, Fred Mosselmans, Sven Schroeder
  • 学会等名: XAFS16, 16th International Conference on X-ray Absorption Fine Structure
  • 発表場所: Karlsruhe, Germany
  • 年月日: 2015-08-23
  • 国際学会
• [学会発表] In Situ XAS Studies of Pd Nanoparticle Nucleation at an Interface of Two Immiscible Phases (2015)
  • 著者名/発表者名: S.-Y. Chang, S.G. Booth, Y. Grunder, L.B. Molleta, A. Uehara, J.F.W. Mosselmans, G. Cibin, R.A.W. Dryfe, S.L.M. Schroeder
  • 学会等名: XAFS16, 16th International Conference on X-ray Absorption Fine Structure
  • 発表場所: Karlsruhe, Germany
  • 年月日: 2015-08-23
  • 国際学会
• [学会発表] Why Au L3 XANES White Line Intensities Can Be a Poor Predictor of Oxidation State (2015)
  • 著者名/発表者名: Sin-Yuen Chang, Samuel G. Booth, Akihiro Uehara, Konstantin Ignatyev, J. Fred W. Mosselmans, Robert A.W. Dryfe, and Sven L. M. Schroeder
  • 学会等名: XAFS16, 16th International Conference on X-ray Absorption Fine Structure
  • 発表場所: Karlsruhe, Germany
  • 年月日: 2015-08-23
  • 国際学会
• [学会発表] Brust-Schiffrin Synthesis: A mechanistic study (2015)
  • 著者名/発表者名: S. G. Booth, A. Uehara, S.-Y. Chang, J. F. W. Mosslemans, S. L. M. Schroeder and R. A. W. Dryfe
  • 学会等名: XAFS16, 16th International Conference on X-ray Absorption Fine Structure
  • 発表場所: Karlsruhe, Germany
  • 年月日: 2015-08-23
  • 国際学会
• [学会発表] Structure and Bonding in Au(I) Chloride Species: A Critical Examination of X-ray Absorption Spectroscopy (XAS) Data (2015)
  • 著者名/発表者名: S-Y Chang, SG Booth, A Uehara, K Ignatyev, JFW Mosselmans, RAW Dryfe, SLM Schroeder
  • 学会等名: GOLD2015
  • 発表場所: Cardiff University, UK
  • 年月日: 2015-07-26
  • 国際学会
• [学会発表] Brust-Schiffrin Synthesis: A mechanistic study (2015)
  • 著者名/発表者名: S. G. Booth, A. Uehara, S.-Y. Chang, J. F. W. Mosslemans, S. L. M. Schroeder and R. A. W. Dryfe
  • 学会等名: GOLD2015
  • 発表場所: Cardiff University, UK
  • 年月日: 2015-07-26
  • 国際学会
• [学会発表] Electrochemical insight into the Brust-Schiffrin synthesis of Au nanoparticles (2015)
  • 著者名/発表者名: A. Uehara, S. G. Booth, S.-Y. Chang, S.L.M. Schroeder, T. Imai, T. Hashimoto, J.F.W. Mosselmans, R.A.W. Dryfe
  • 学会等名: 48th Heyrovsky Discussion
  • 発表場所: Trest, Czech Republic
  • 年月日: 2015-06-14
  • 国際学会
• [学会発表] ドデカンチオールを用いた金ナノ粒子生成過程における金(I)の存在 (2015)
  • 著者名/発表者名: 上原 章寛, S.G. Booth, S.Y. Chang, S.L.M. Schroeder, R.A.W. Dryfe
  • 学会等名: 日本分析化学会討論会
  • 発表場所: 山梨大学（山梨県・甲府市）
  • 年月日: 2015-05-23
• [学会発表] 金ナノ粒子生成過程の電荷移動ボルタンメトリーによる解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 上原章寛, S.G. Booth, S.Y. Chang, S.L.M. Schroeder, J.F.W. Mosselmans, R.A.W. Dryfe
  • 学会等名: ポーラログラフ及び電気分析化学討論会
  • 発表場所: 京都工芸繊維大学
  • 年月日: 2014-11-15 – 2014-11-16
• [学会発表] ヘキサシアノ鉄(II)酸による四塩化金イオンの還元及び錯生成反応 (2014)
  • 著者名/発表者名: 上原 章寛、Robert A.W. Dryfe, Sven L.M. Schroeder, J. Fred W. Mosselmans, Sin Yuen Chang
  • 学会等名: 日本分析化学会 2014年春の年会
  • 発表場所: 福島大学
  • 年月日: 2014-05-24 – 2014-05-25
• [図書] Molten Salts Chemistry and Technology (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Uehara, O. Shirai, T. Fujii, N. Sato, H. Yamana
  • 総ページ数: 6
  • 出版者: John Wiley and Sons