弱酸性溶液中におけるウラン凝集体形成反応

The Aggregation reaction of uranium in weakly acid solution

大内 和希  ; 北辻 章浩  ; 音部 治幹  ; 木原 壯林*

Ouchi, Kazuki; Kitatsuji, Yoshihiro; Otobe, Haruyoshi; Kihara, Sorin*

本研究では、原子価変化に伴い凝集体が形成する反応のメカニズムを解明することを目的とし、電気化学水晶振動子マイクロバランス(EQCM)によりウラン(U)の原子価変化と凝集体形成反応の相関を調査した。pH3.4の弱酸性溶液中でU(VI)の還元を行ったところ、周波数が負に変化したことから電極上でのウラン凝集体の形成を確認することができた。析出速度の変化から、この凝集体の形成過程は、(1)凝集開始までの誘導過程、(2)一時的に速度が速くなる準安定凝集過程、(3)一定の成長速度となる安定凝集過程の3段階で進行していると考えられる。次に、pH24での凝集体形成過程を調査した。pH23で凝集体は形成せず、pH3.1以上で凝集体が形成した。pHが高くなるとともに誘導時間が短くなり、準安定および安定凝集体の形成速度が大きくなった。これは、U水酸化物が凝集体形成反応に関与していることを示唆している。また、析出速度と還元速度は同程度であることから、凝集体形成反応はバルク相での反応を経由することなく電極表面で成長すると考えられる。

In this study, we investigated the relationship between reduction process and aggregation of uranium by measuring electrochemical quartz crystal microbalance (EQCM). When EQCM measurements of the reduction of U(V) to U(IV) in weakly acid solution were performed, the frequency was changed negatively. This indicates that aggregates of U(IV) were formed on the electrode. We consider that aggregates form in the three steps from the deposition rate; the induction step ( start deposition), metastable stage aggregation step and stable stage aggregation step. The pH dependence of the reduction and deposition rate was investigated. The U(IV) aggregates formed at more than pH 3.1. When pH was higher, the induction time was fast, and aggregation rates at early and secondary stage were high. This suggests that a U hydroxide relates to the formation of aggregates.