KCl, KFエアロゾルを利用した核反応生成物のHeガスジェット迅速搬送と陰イオン交換実験

Anion-exchange experiments of nuclear reaction products transported by He/KCl and He/KF gas-jet systems

笠松 良崇; 豊嶋 厚史; 塚田 和明  ; 浅井 雅人  ; 石井 康雄; 西中 一朗; 佐藤 哲也   ; Li, Z.; 菊池 貴宏; 永目 諭一郎 ; 後藤 真一*; 羽場 宏光*; 秋山 和彦*

Kasamatsu, Yoshitaka; Toyoshima, Atsushi; Tsukada, Kazuaki; Asai, Masato; Ishii, Yasuo; Nishinaka, Ichiro; Sato, Tetsuya; Li, Z.; Kikuchi, Takahiro; Nagame, Yuichiro; Goto, Shinichi*; Haba, Hiromitsu*; Akiyama, Kazuhiko*

本研究では105番元素、ドブニウム(Db)の研究を進めている。これまでDbの同族元素であるNbやTa,擬似同族元素PaのHF/HNO混酸水溶液中での陰イオン交換挙動を調べ、Dbのフッ化物錯形成を調べるための実験条件を模索してきた。そして、1条件ではあるがDbのイオン交換挙動を調べることに成功し、Dbの溶離挙動がTaよりもNbに近いことがわかった。しかし、これまでの実験手法では溶液濃度によってはNbが樹脂などに物理吸着する等の問題があった。そこで、より迅速で安定したフッ化物錯形成を実現するため、本実験ではエアロゾルを広く使用されてきたKClからKFに変更して、生成物の搬送テストとオンライン陰イオン交換実験を行った。結果として、KFをエアロゾルとして用いるとNbが物理吸着する現象がなくなり、挙動もより安定化する様子が観測された。バッチ法で取得していたNb, Taの溶離挙動をもよく再現しており、He/KFガスジェットの使用によって迅速なオンライン実験条件下でもNbのフッ化物錯形成を詳細に調べることができることがわかった。今後より多様な条件下でNbを比較対象としたDbの実験を進めていくための実験条件を見いだすことができた。

Radioactive nuclides of Nb and Ta were produced in the Zr/Hf(p,xn)Nb/Ta and Ge/Gd(F,xn)Nb/Ta reactions at the JAEA tandem accelerator. The products were rapidly transported by He/KCl and He/KF gas-jet systems to the chemistry laboratory. It was found that the transport efficiency using the He/KF gas-jet system is comparable with that by the He/KCl gas-jet system which has been generally used. Subsequently, on-line anion-exchange experiments with the products were performed in HF/HNO solutions. A small physical adsorption of Nb on the surfaces of the tools was observed when the KCl aerosols were used, while better reproducibility of the elution of Nb was obtained using the KF aerosols. We interpret that stable fluoro complexes of Nb are rapidly formed by using the KF aerosols and we can suggest that the He/KF gas-jet system should be used in the on-line anion-exchange experiment of the group 5 elements for the study of the fluoride complexation of the elements.