An Innovative valency control technique for actinides; Redox reactions of actinides induced by external ultrasound irradiation

革新的アクチノイド原子価調整法; 外部超音波照射によるアクチノイドの酸化還元反応

虎石 貴; 木村 貴海 ; 有阪 真 

Toraishi, Takashi; Kimura, Takaumi; Arisaka, Makoto

超音波照射によって誘起される化学反応は、系外からの非接触な化学操作が可能であることから、系を汚さないクリーンな化学プロセスとしてさまざまな分野での応用が進んでいる。超音波照射によって水溶液中を伝わる疎密波は局所的に強い圧力差を生じ、水溶液内に微細な気泡を生成する。生成した気泡はさらに膨張,圧縮を繰り返したのち崩壊し、局所的な高温高圧の反応場を生み出す。この過程で生成するラジカルを利用し、酸化還元双方向への原子価操作が実現できる。本講演では、外部超音波照射によるアクチノイド相互分離手法の確立に向けた要素技術開発について発表する。ここでは一例として、外部超音波照射によるウランの原子価調整試験の結果を示す。ガラス製反応容器中の1MHCl酸性ウラニル溶液2mlに対し、反応容器下部から600kHzの超音波を照射した。溶液には2-propanol及び白金黒メッキした白金ネット触媒を加え、恒温槽により293Kに保持した。なお、溶液は2-propanolで洗気したArガスによってバブリングした。180分の超音波照射後のUV-VISスペクトルから、U(VI)がU(IV)に還元されていることが確認された。

The chemical reaction induced by an ultrasound irradiation, which is the so-called sonochemistry, will be a promising alternative for the atomic valency control for actinides. The reductive/oxidative radicals, which is the result of the collapse of microbubles produced by an ultrasound irradiation to water, acts as a strong reductant or oxidant. Here, the reduction of hexavalent uranium is presented as a representative case. The test solution containing 5 mM UO(ClO) in 1 M HCl was irradiated by a 600 kHz external ultrasound. The Pt black catalyst was put into the sample. The solution was continuously bubbled with Ar gas, which was saturated with 2-propanol. After the ultrasound irradiation for some time period, the reduction of U(VI) was successfully confirmed from the UV-VIS spectra. As it is demonstrated in this representative case, the ultrasound irradiation will be a very promising technique for the valency control of actinides.