Development of biomineral materials for strontium removal

2018 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 16K21604
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Nuclear engineering; Environmental engineering and reduction of environmental burden
• Research Institution: Japan Atomic Energy Agency
• Principal Investigator: Sekine Yurina 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 物質科学研究センター, 研究職 (00636912)
• Research Collaborator: Kozai Naofumi ; Nankawa Takuya
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 吸着材 / アパタイト / 骨

Outline of Final Research Achievements

Since the accident at the Fukushima-Daiichi nuclear power plant (FNPP) in 2011, there has been an immense need for novel ways to remove radioisotopes from contaminated water. In this research project, we have focused on apatite-based materials for applying as a strontium-90 (90Sr) absorbent. First, we have investigated correlation between nano-scale structure of materials and their absorptivity for target ion. As a result, it was found that there are specific sorption sites in Ca-deficient hydroxyapatite where Sr2+ is stably and preferentially immobilized. We also developed bio-apatite materials derived from livestock bones that can be applied to FNPP site as a absorbent material with low cost and high efficiency.

Free Research Field

材料科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

福島第一原発事故以降、放射性物質の安全な除去及び拡散防止は重要な課題の一つである。発生した放射性物質のうち、セシウム等については有用な吸着剤が見出されつつあるが、ストロンチウムについては競合するカルシウムイオンとの区別が困難であることなどから有用な除去、拡散防止法の確立について未だ発展の余地がある状態である。本研究では、ストロンチウム吸着能を有するアパタイト材料に着目して新規な吸着材料の実現を目指して研究を行ってきた。結果、ナノスケールでの結晶構造を制御することによりストロンチウムに対して選択性を有する材料を実現した。また家畜骨を利用してコスト面、性能面で優れた材料も実現した。