炭素系内包構造体を利用した放射性核種の処理法及びその利用技術の研究

Study on Carbon Nano-encapulates for Processing and Utilizing Radionuclides

山本 和典

Yamamoto, Kazunori

カーボンナノカプセルは、炭素網面つまりグラフェンからなる多角形が、入れ子状になった殻からなる新しい構造体で、その中心に金属を内包する内部空洞を持っている。放射性核種の粒子がその空洞に閉じ込められた場合、カプセルは放射性核種を水分子の攻撃から完璧に守ることが出来る。グラフェンが本来持つ物理的安定性と、還元条件下で炭素が持つ高い化学的安定性を考慮すると、この炭素の新しい構造体は、放射性核種の放出を極めて長期にわたって防ぐバリアになれる可能性がある。核分裂生成物の代表としてランタンをモデル物質に選んで、対象物を全て内包出来る条件の探索を行うとともに、内包メカニズムの研究を行った。その結果、LaC2内包カーボンナノカプセルの生成量は、副産物レベルから主生成物レベルまで増加させることが出来た。その結果をもとに、LaC2内包カーボンナノカプセル生成の新しいメカニズムを提案した。

A carbon nanocapsule has a polyhedral outer shell of nested, concentric layers of carbon. The shell defines an internal cavity where a metal is encapsulated. A radionuclide particle may be physically enclosed within the cavity completely, and the cavity protects it perfectly against attack of water molecules. Considering intrinsic physical stability of graphene and chemical stability of carbon under reducing condition, this carbon structure may be a perfect barrier to extremely long-term release of radionuclides. By choosing La as representative of FP, encapsulation mechanism of nanocapsules has been investigated for finding optimized condition that complete encapsulation is achieved. Encapsulation of LaC2 within carbon nanocapsules increased drastically from by-product to major product. New mechanism has been proposed for synthesizing LaC2 containing carbon nanocapsules.