マグネタイト表面におけるネプツニウム(V)の還元反応に関する研究

Reduction of Neptunium(V) on Magnetite Surface

北村 暁  ; 中田 弘太郎*; 田中 知*; 戸村 努*; 亀井 玄人 

Kitamura, Akira; Nakata, Kotaro*; Tanaka, Satoru*; Tomura, Tsutomu*; Kamei, Gento

ネプツニウム(V)(Np(V))とマグネタイト(Fe(II)1Fe(III)2O4)の間の酸化還元反応を、窒素雰囲気下で調べた。実験はバッチ法で行った。高純度のマグネタイトと0.1M NaCl水溶液をポリプロピレン製試験管に入れ、pH, 酸化還元電位および溶存ネプツニウム濃度の、振とう時間(1時間7日)、温度(298Kおよび318K)、および液固比(20, 50および100ml.g)に対する依存性を取得した。溶存Np濃度は、Np(V)からNp(IV)への還元およびNp(IV)の沈殿により、実験開始後1日以内で急速に減少した。この結果は、液固比および温度が高い試料ほど顕著に見られた。また、この反応の速度定数および活性化エネルギーの導出を行った。この酸化還元反応では、マグネタイト表面に存在するFe(II)のみならず、内奥部にあるFe(II)も反応に関与していることが示唆された。

Redox reactions between neptunium(V) (Np(V)) and magnetite (Fe(II)1Fe(III)2O4) surface were investigated in N gas atmosphere. A batch method was applied to the experiment. High-pure magnetite and a 0.1 M NaCl were mixed in a polypropylene tube, and pH, redox potential and concentration of dissolved neptunium were measured as a function of shaking time (from 1 hour to 7 days), temperature (298 K and 318 K) and liquid/solid ratio (20, 50 and 100 ml.g). It was observed that the concentration of dissolved neptunium was reduced rapidly within a day, due to the reducing of Np(V) to Np(IV) and the precipitation of Np(IV). This result was shown typically when the magnetite/solution ratio and the temperature were high. The rate constant of the redox reaction and the activation energy for the rate constant were preliminarily obtained. It was suggested that the redox reaction was promoted by not only Fe(II) on magnetite surface but also Fe(II) inside the magnetite.