| 研究課題/領域番号 |
18K05001
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| 研究機関 | 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構 |
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研究代表者 |
熊谷 友多 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 原子力基礎工学研究センター, 研究副主幹 (70455294)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 放射線分解 / 抽出剤 / 直接過程 / 分解生成物 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、放射性核種の分離における放射線作用の把握を目指して、抽出剤分子の放射線による直接的な分解過程を明らかにする。そのために、本年度は抽出剤として有望なtetraoctyldiglycolamide（TODGA）およびhexaoctylnitrilotriacetamide（HONTA）の放射線分解で生じる生成物を調べた。TODGA、HONTAおよびそのドデカン溶液をガンマ線で照射し、照射後の試料を高速液体クロマトグラフタンデム四重極質量分析装置（LC-MSMS）により分析した。その結果、TODGAとHONTAのどちらの抽出剤についても、ドデカン溶液中に比べて、希釈せずに照射した場合により分解が進むことが分かった。また、ドデカン溶液中と無希釈の抽出剤との間で放射線分解生成物を比較すると、それぞれに特有な生成物が観測された。そのため、ドデカン溶液中でドデカンの放射線分解から始まる間接的な抽出剤の分解過程と、抽出剤分子自体に放射線のエネルギーが付与される直接の分解過程とでは、反応経路が異なることが明らかになった。一方で、抽出剤分子の中で、窒素や酸素を含む官能基部が開裂する分解反応は、ドデカン溶液の照射においても無希釈抽出剤の照射においても、共通して観測された。開裂箇所の選択性は放射線のイオン化・励起による電子的な損傷が移動したことを示すものである。ドデカン溶液中では、ドデカンのカチオンラジカルや励起分子、余剰電子の反応によって、抽出剤の官能基部の開裂に至ると考えられている。そのため、直接分解過程においても、イオン化・励起で抽出剤のアルキル基に生じたラジカルが近傍の抽出剤官能基部と反応することが推測される。次年度は、酸化還元試薬を用いた中間体の反応試験および電子スピン共鳴法によるラジカル種の分析により、直接分解過程の反応を調べる予定である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本年度に予定していたガンマラジオリスによる生成物分析は当初計画通りに進んでおり、進捗状況はおおむね順調である。
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| 今後の研究の推進方策 |
申請時には本研究課題でX線照射装置を購入する予定であったが、運営費交付金により同種装置を導入することができた。このため、本課題の研究費により電子スピン共鳴（ESR）装置の制御部を購入した。これにより、放射線分解によって生じるラジカルの分析が可能となった。そのため、本研究課題で当初予定していた、照射試料のLC-MS/MS分析とパルスラジオリシス法による過渡生成物の紫外可視吸光分析に加えて、ラジカル生成物のESR分析を実施することとした。これにより、抽出剤分子の直接分解過程をより明確に解明できると期待できる。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
申請時にはX線照射装置の購入を予定していたが、運営費交付金により同種装置が導入されたため、ESR装置制御部の購入に変更し、このため差額が生じた。差額は次年度、当初申請内容に加えて実施するESR分析用の試薬・消耗品等の購入に充てる。
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