2013 Fiscal Year Annual Research Report
アクチニド水酸化物コロイドの長期安定性と溶解度に関する熱力学的研究
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24360393
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
佐々木 隆之 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60314291)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
森山 裕丈 京都大学, 原子炉実験所, 教授 (90127150)
小林 大志 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (80630269)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 放射性廃棄物 / 溶解度 / コロイド / アクチニド / 有機物 |
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| Research Abstract |
本年度はコロイドの安定性に関する２つの事項について検討を進めてきた。
１）４価金属の溶解度と固相状態に及ぼす温度影響
様々な温度で熟成した、4価ジルコニウム溶解度を温度条件を維持したまま測定できるようpH測定およびろ過法を改良した。水のイオン積、加水分解定数など熱力学定数の異なる温度条件下での報告値に対しファントホッフ式を適用し、熱力学定数の温度関数を推定した。溶解度積は温度とともに増加し、ジルコニウム水酸化物の溶解平衡反応が吸熱反応であることが分かった。また、標準反応エンタルピーは、高温ほど小さい値を示すような傾向が得られた。固相の結晶化による溶解度積の低下と温度増加による溶解度積の上昇が釣り合うことで、溶解度は25℃の溶解度と近い値を示すことが分かった。
２）フミン酸(HA)存在下における４価トリウム錯体の大粒径化
pH、イオン強度、初期Th/HA濃度比を変えてコロイド（HA錯イオン）のゼータ電位を測定した結果、一般に凝集進行しやすい±30mVで凝集が確認された。HA錯体の見かけの錯生成定数に関する熱力学的モデルを用いて、HA錯イオンの形式電荷Zを算出したが、形式電荷Zは初期濃度比に殆ど依存しないことが分かった。一方、中性pHでの電位は-20 mVで、加水分解種が固定電位ではなくゼータ電位に影響し、またアルカリpHではThはHAから解離して水酸化物沈殿を生成し、電位が低下した。結果としてコロイドは分散する一方、加水分解種は一部のHAと共沈する。このように、加水分解種がHAのゼータ電位に強く影響を及ぼし、凝集現象を支配すると考えられる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
昨年度に起きたグローブボックスの嫌気性環境維持の不調の問題を克服し、コロイドの安定性を評価する上で重要な、時間依存性、温度依存性、および天然有機物との錯生成反応について、並行して実験ならびに理論的考察を進めることができている。
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| Strategy for Future Research Activity |
コロイドの長期安定性を評価する上での基礎となる温度依存に関する実験的研究を更に進める。特にプルトニウムを用いた実験データの取得に向けて加速するとともに、無機イオンおよび天然有機物存在下でのコロイド安定性モデルの構築を目指す。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
初年度のグローブボックス実験装置の不具合・調整に伴い、コロイド安定性の時間依存性等に関する実験開始時期が延期されたことにより一連の遅延が生じていることが原因である。
上記理由による遅延は、次年度の国内実験における分析作業の効率化やデータ処理・解析を急ぐことで解消されることから、これらを併せた予算支出を行うことに問題は無いと考えている。またロシア研究所におけるPu実験は計画通り進行させる。
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