| 研究概要 |
東海発電所の炉心中の黒鉛ブロックを焼却して、生じるC-14を含んだ炭酸ガスの同位体分離する可能性について、一酸化炭素(CO気体)とCO吸着・化合物(金属CO錯体)の交換系についての炭素同位体分離法を検討した。カルボニル錯体はIR活性が強いため、実験および計算による同位体分離係数の評価が出来、Ab-initio分子軌道法による多原子錯体であるカルボニル錯体の分子振動計算をスーパーコンピューターで行った。市販の分子軌道計算ソフトウエアであるGaussian97を使うことによって、GF-Matrix法に比べ非常に簡単に計算を行うことが出来る。ここで、金属カルボニル錯体とCO分子との反応式を次のようにして計算を行った。
M(^<12>CO)_6+^<13>CO→M(^<12>CO)_5(^<13>CO)+^<12>CO
金属カルボニルには6配位のCr,Mo,Wが知られており、ここではMoについての計算を行った。計算手法には金属錯体としてb31yp/1an12dzを用いた。はじめに、O_hの対照性を金属カルボニルに与えて構造最適化を行い、金属カルボニルおよびCOの分子内振動を求めた。この振動周波数をBigeleisen-Mayer formulaに代入し、換算分配関数を求めた。この結果、温度25℃で、分離係数は1.0029と求められた。また、炭素同位体比を測定するための基礎実験を、現有装置であるEMD-05型の有機化合物測定用の質量分析計を用いて行った。炭酸塩をリン酸分解して炭酸ガスを発生させ、そのガスの炭素同位体比を測定することによってその再現性を1%以内で測定可能であることを確認した。さらに精度を上げるため、測定条件の最適化を検討中である。
来年度以降、Cr,W,Fe,Ru,Co,Rh,Os,Re,Mn等のカルボニル錯体の計算を行い、実験および計算からの分離係数を求めて比較検討する。
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