| 研究課題/領域番号 |
24360390
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
原田 雅幸 東京工業大学, 原子炉工学研究所, 助教 (60133120)
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| 研究分担者 |
池田 泰久 東京工業大学, 原子炉工学研究所, 教授 (40323836)
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| 研究期間 (年度) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| キーワード | ウラン汚染物 / イオン液体 / 熱応答性 / 抽出 / ウラニルイオン / 相分離 / ベタイン / 除染 |
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| 研究概要 |
本研究は、熱応答性イオン液体(IL)を用いたウラン汚染物の処理法を開発するための基盤データの取得を目的としているが、本年度は、初年度として、熱応答性ILである[Hbet][Tf_2N](Hbet:1-carboxy-N,N,N-trimethylmethanaminiumhydroxide, Tf_2N:bis(trifluoromethylsulfonyl)imide)の相分離発現因子の解明とILと水の混合液の相分離現象を利用したUO_2^<2+>の分離の基礎的試験を行った。以下にその成果を示す。
相分離発現因子の解明:
初年度として、最も基本となる[Hbet][Tf_2N]と水の混合系の熱応答相分離性の発現因子を解明するための試験を行った。具合知的には、室温において[Hbet][Tf_2N]と水の体積比が1:1の溶液を調製し、25～70℃の範囲でNMR測定を行った。その結果、[Hbet][Tf_2N]相の水に起因するシグナルが温度の上昇とともに高磁場シフトしたことから、相分離に水素結合が関与していることが示唆された。
[Hbet][Tf_2N]と水の混合液の相分離現象を利用したUO_2^<2+>の分離:
初年度として、[Hbet][Tf_2N]自身のウラニル化学種に対する抽出能について検討した。具体的には、異なる濃度の硝酸水溶液に硝酸ウラニル水和物を溶解し、25℃にて同体積の[Hbet][Tf_2N]と振盪した後、遠心分離を行い、水相のウラン濃度を測定することで抽出率(分配比)を求めた。その結果、硝酸濃度が0.5M(M=mol dm^<-3>)以上では、全く抽出されないが、それ以下の硝酸水溶液からは、抽出率が増加することを見出した。これより、低酸性下でHbetのカルボキシル基のプロトンが解離し、それがウラニルイオンと錯形成することで抽出されると考察した。
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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
[Hbet][Tf_2N]と水の混合系での熱応答相分離性の発現因子を解明するための試験において、予想したように水素結合が相分離発現に関与することを示唆するデータを取得する等、順調に進んでいる。種々条件を変えた場合の分光学的データの取得も順調に行っている。また、[Hbet][Tf_2N]と水系におけるウラニルイオンの抽出分離試験も順調に行い、Hbetのカルボキシル基のプロトン解離が抽出に関与していることを明らかにし、今後の相分離によるウラン分離研究の基礎データを取得することができた。
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| 今後の研究の推進方策 |
順調に研究を進めており、研究計画の変更をすることなく、進めることで十分な成果が期待できると考えます。
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| 次年度の研究費の使用計画 |
前年度に続き、相分離発現因子の解明研究をより詳細に行う。また、[Hbet][Tf_2N]と水の混合液の相分離現象を利用したUO_2^<2+>の分離研究についても、前年度に引き続き、相分離及びUO_2^<2+>の移行条件の最適化を図る試験を実施する。さらに、IL相中のUO_2^<2+>の化学形態(構造)に関する研究も開始する。前年度、順調に実験計画を遂行してきたが、更なるイオン液体等の購入が必要となった。一般にイオン液体の納品は日数がかかり、年度内の納入が困難となる可能性があったため、これらの購入は次年度とした。このために直接経費に次年度使用額が発生した。これら予定している購入品に係る結果は確認試験であるため、翌年度の使用計画に影響しない。
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