C-14同位体分離法の開発研究

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10558078
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 藤井 靖彦 東京工業大学, 原子炉工学研究所, 教授 (20016869)
• 研究分担者: 鈴木 達也 東京工業大学, 原子炉工学研究所, 助手 (70323839) ; 野村 雅夫 東京工業大学, 原子炉工学研究所, 助手 (60100997)
• キーワード: 炭素同位体分離 / 同位体効果 / 一酸化炭素 / 二酸化炭素 / カルバメート

研究概要

前年度まで水溶液CO-CuCO交換系について実験を行い^<13>C/^<12>C分離係数を実測した。本年度は銅以外の金属の一酸化炭素錯体との交換反応として銀に注目し、非水系、硫酸及びFSO_3Hを溶媒としたCO-AgCO交換系の同位体効果を実験により実測した。この反応系は次式で書かれる、非常な低温ではCO錯体形成が進み、2個のCOが銀に配位することが分かった。
^<13>CO+Ag(I)Cl^<12>CO=^<12>CO+Ag(I)Cl^<13>CO
^<13>CO+Ag(I)Cl(^<12>CO)_2 =^<12>CO+Ag(I)Cl^<12>CO^<13>CO
この系は非水溶媒であるため低温領域の実験が-45℃まで可能であった.このため常温領域から-45℃まで広い温度領域で分析した同位体分離係数は、ε=α-1=a/T^2で表される温度依存性を示すことが分かった。εの値は1.2×10^<-2>と表せた。低温において2個のCOが配位する条件でεの値も大きくなる。
CO_2錯体についてはアミンと二酸化炭素の錯体カルバメートについて種々のアミンとの錯体について密度汎関数を使って構造の最適化を行い、それによって得られる分子の振動数から分子の換算分配関数比を計算し、COとアミンCO錯体の同体分離係数を理論的に計算した。その結果カルバメート系についてもεが0.01以上示す系が存在することが確認された。また^<12>Cと^<13>Cの分離係数に対し^<12>Cと^<14>Cの分離係数が丁度2倍になるのではなく、1.8になることが計算によって得られた。
また化学交換平衡に基づく炭素多段同位体分離システムの基礎実験として、イオン交換樹脂を用いた金属イオン(銅、鉄、Gd)の多段同位体分離実験を行い、これら同位体交換系の分離係数と一段の高さ解析を行った。

研究成果

• [文献書誌] Jinzhou DU, et al.: "Carbon Isotope Effects in Cu(I)-CO Complex Systems"Phys.Chem.Chem.Phys.. Vol.2,. 3181-3185 (2000)
• [文献書誌] Md.Abdul MATIN, et al.: "Temperature effect on copper isotopes separation by electron-exchange reaction using anion-exchange chromatography"Sep.Sci.Technol.. Vol.35,No.5. 703-713 (2000)
• [文献書誌] Ibrahim M.ISMAIL, et al.: "Anomaly of ^<155>Gd and ^<157>Gd Isotope Effects in Ligand Exchange Reactions Observed by Ion Exchange Chromatography"Anal.Chem. Vol.72,No.13. 2841-2845 (2000)
• [文献書誌] Sang-Ho KIM, et al.: "Iron Isotope Effects Studied by Means of Anion Exchange Redox Chromatography"J.Ion Exchange. Vol.11,No.2. 26-31 (2000)
• [文献書誌] 小野ゆり子 他: "[Cu(NH_3)_3CO]+-COにおける炭素同位体効果に関する研究"日本原子力学会「2000年秋の大会」予稿集. 543 (2000)
• [文献書誌] Jinzhou DU, et al.: "Carbon Iotope Effects Between Cu(I)-CO Complex Solution and Gas Phase"2000 Annual Meeting of At.Energy Soc. 809 (2000)
• [文献書誌] 竹下健二 他: "照射グラファイトからの炭素14の回収"日本原子力学会「2000年秋の大会」予稿集. 542 (2000)
• [文献書誌] Jinzhou DU, et al.: "Carbon Iotope Effects Between Ag(I)-CO Complex Solution and Gas Phase"2000 FaIII Meeting of At.Energy Soc.Jpn. 544 (2000)
• [文献書誌] 金相鎬 他: "Fe(III)/Fe(II)電子交換反応系における鉄同位体効果"日本原子力学会「2000年秋の大会」予稿集. 545 (2000)