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高レベル放射性廃棄物の地層処分では、処分後、粘土(Na型ベントナイト)緩衝材中の炭素鋼製容器(オーバーパック)が徐々に腐食し、そこから溶出したFe^<2+>イオンがベントナイトの主たる構成鉱物であるモンモリロナイトをNa型からFe型に変質させる可能性がある。このようなFe型への変質反応は、膨潤能などの緩衝材性能を劣化させると懸念される一方で、Fe型化したモンモリロナイトあるいは鉄腐食生成物が特定の放射性核種を固定化して、移行を遅延させる性能向上の効果も期待される。そこで、本研究では、粘土中の鉄の腐食および鉄腐食生成物の化学的挙動の解明を目的として、Fe型化したベントナイトの調製およびその特性評価に関連した研究を行った。
本年度は、Fe(II)型モンモリロナイトの簡易な調製方法として、L-アスコルビン酸を添加したニトリロ三酢酸の鉄(II)錯体(Fe^<2+>-NTA)溶液を用いる方法を考案した。この調製方法は、大気中で容易に酸化するFe^<2+>イオンに代えて、Fe^<2+>イオンのキレート錯体をモンモリロナイトと接触させることによって、Na^+イオンとFe^<2+>イオンとをイオン交換させる。このとき、Feキレート錯体は幅広いpH領域で安定であり、調製中の鉄の析出・沈殿を避けることができる。また、イオン交換後のキレート剤はイオン交換水で容易に洗い出すことが出来、その際のモンモリロナイト中のFe^<2+>イオンの酸化を最小にすることができる。
調製した試料の特性評価の結果、得られた試料の交換性陽イオンの大部分がFe^<2+>に置換されており、また赤外吸光分光分析等によってモンモリロナイトのシート構造は調製中に変化していないことが確認された。
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