水溶液電解によるアメリシウム金属調製法の開発

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12480134
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 塩川 佳伸 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (50111307)
• 研究分担者: 山村 朝雄 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (20281983) ; 李 徳新 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (40281985)
• キーワード: アメリシウム / 金属調整 / 水溶液電解 / アマルガム

研究概要

核燃料サイクルの完結のためにネプツニウム、アメリシウムなどのマイナーアクチノイド元素とその化合物の物性を明らかにし、消滅処理や有効利用などの方策を探る必要性が認識されている。しかし、マイナーアクチノイドに関しては、ウラン、プルトニウムに比べこれまでに明かにされている物性データはごく僅かであり、消滅処理燃料の設計や有効利用の立案を困難にしているのが現状である。特にアメリシウムは使用済燃料中に含まれる元素であり、金属間化合物の形成能などの金属としての特質がウラン、ネプツニウム、プルトニウムと大きく異なり、研究例の少ないアメリシウム金属系の基礎研究は重要といえる。
これまで東北大学金属材料研究所では、水溶液電解法によるアクチノイド及びランタノイド金属の調製法を開発してきた。これは水銀陰極を用いた水溶液中で金属を電解還元し、その合金を高温、真空中で熱分解することによって高純度の金属を得る方法である。この方法を用いて、実際にウラン、ネプツニウム、ランタン、セリウム、チタン金属の調整を行って来た。得られたウラン金属の不純物分析の結果によれば、純度は約99.99%と推定できる。特に、水溶液を用いた金属調製にもかかわらず、酸素は10ppm以下、窒素は5ppm以下であった。この方法の大きな特徴は水溶液電解を用いているため、極めて簡便なことにある。本研究は、この水溶液電解法を用いてアメリシウム金属の調製を行った。アメリシウム金属は、蒸気圧が高いため、アマルガムの熱分解時に水銀とアメリシウムを分別蒸留(昇華)する必要がある。そこで、予備電解実験はアメリシウムのトレーサスケール溶液を用いて、電解条件を検討し、アマルガムの熱分解条件はアメリシウムとほぼ同じ蒸気圧をもつディスプロシウムを用いて検討した。この結果から、約20mgのAm-243を用いて、金属調製を試みたが、量が少ないためかなりの部分が酸化された。

研究成果

• [文献書誌] D.X.Li, S.Nimori, Y.Shinokawa, Y.Haga, E. et al.: "Magnetic, transport, and thermal properties of ternary intermetallic compound Nd_2PtSi_3"Solid State Communs. 120. 227-232 (2001)
• [文献書誌] P.Javorsky, V.Sechovsky, Y.Shiokawa et al.: "Magnetization densities in U CoAl studied by polarized neutron diffraction"Phys.Rev.B. 63. 64423-64429 (2001)
• [文献書誌] D.X.Li, S.Nimori, Y.Shiokawa, et al.: "Spin-glass behavior with short-range antiferromagnetic order in Nd_2AgIn_3"Solid State Commun. 120. 227-232 (2001)
• [文献書誌] A.V.Andreev, J.Kamarad, , Y.Shiokawa et al.: "Magnetoelasticity of UPtAl"J Alloys Compd.. 314. 41-55 (2001)
• [文献書誌] P.Javorsky, A.V.Andreev, Y.Shiokawa et al.: "Magnetization densities in U CoAl studied by polarized neutron diffraction"Phys.Rev.B. 63. 64423・1-64423・8 (2001)
• [文献書誌] A.V.Andreev, Y.Homma, Y.Shiokawa et al.: "Interplay between non-magnetic dilution and pressure effects in magnetism of U CoAl"J.Magn.Magn.Mater.226(Part 1). 226. 967-972 (2001)