Characterization of heavy actinides with electrochemistry

電気化学的手法による重アクチノイドの化学的特性

豊嶋 厚史; 笠松 良崇; 塚田 和明  ; 浅井 雅人  ; 北辻 章浩  ; 羽場 宏光*; 石井 康雄; 當銘 勇人; 西中 一朗; 大江 一弘*; 佐藤 渉*; 篠原 厚*; 秋山 和彦*; 永目 諭一郎 

Toyoshima, Atsushi; Kasamatsu, Yoshitaka; Tsukada, Kazuaki; Asai, Masato; Kitatsuji, Yoshihiro; Haba, Hiromitsu*; Ishii, Yasuo; Tome, Hayato; Nishinaka, Ichiro; Oe, Kazuhiro*; Sato, Wataru*; Shinohara, Atsushi*; Akiyama, Kazuhiko*; Nagame, Yuichiro

本講演では、電気化学的分析法を用いた重アクチノイド元素の酸化還元反応についての発表を行う。作用電極表面でのクロマトグラフ挙動によって酸化状態を同定するために、イオン交換樹脂(Nafion)をカーボンファイバーに被覆した化学修飾電極並びにこれを作用電極とするフロー電解カラム装置を開発した。原子力機構タンデム加速器施設においてCm(C,5n)反応により合成したNoをガスジェット法によってフロー電解カラム装置まで迅速搬送し、-ヒドロキシイソ酪酸水溶液中における溶離挙動の印加電圧に対する変化を調べた。印加電圧0.2VでのNoの溶出挙動はSrと同じであったことから、最も安定なNoとして存在することを確認した。一方、1.2VでのNoの溶離挙動はYbと同じで、0.2Vでの挙動とは全く異なっていた。この結果はNoがNoとして存在し、電気化学的にNoからNoへと酸化されたことを示している。また、Noの割合の変化から本実験条件下での酸化還元電位を約0.75Vと決定することができた。

We present a characterization technique for heavy actinides with electrochemistry. An electrochemistry apparatus combined with a chromatographic separation technique was developed to identify oxidation states of the heavy actinides on an atom-at-a-time scale. Oxidation states of nobelium (No) in aqueous solution were studied using the apparatus. Nobelium-255 with a half-life of 3.1 min was produced in the Cm(C, 5n) reaction at the JAEA tandem accelerator. Chromatographic behavior of No on a chemically modified electrode with Nafion perfluoronated ion-exchange resin was investigated in ammonium -hydroxyisobutyric acid solution. It has been found that No is bound in the most stable divalent state at low applied potentials while it exists as the trivalent ion at higher potentials, showing the electrochemical oxidation of No.