Molecular and crystal structures of plutonyl(VI) nitrate complexes with N-alkylated 2-pyrrolidone derivatives; Cocrystallization potentiality of U and Pu

N-アルキル-2-ピロリドン誘導体による硝酸プルトニル錯体の分子及び結晶構造; U(VI)とPu(VI)の共析の可能性

Kim, S.-Y.; 鷹尾 康一朗*; 芳賀 芳範   ; 山本 悦嗣  ; 川田 善尚; 森田 泰治  ; 西村 建二*; 池田 泰久*

Kim, S.-Y.; Takao, Koichiro*; Haga, Yoshinori; Yamamoto, Etsuji; Kawata, Yoshihisa; Morita, Yasuji; Nishimura, Kenji*; Ikeda, Yasuhisa*

N-シクロヘキシル-2-ピロリドン(NCP)及びN-ネオペンチル-2-ピロリドン(NNpP)の硝酸プルトニル錯体を調製し、単結晶X線回折によりそれらの分子及び結晶構造を決定した。得られた化合物はいずれもPuO(NO)(NRP)(NRP=NCP, NNpP)という同様の組成を有しており、これは先に報告したU(VI)錯体とも共通する。各々のPuO(NO)(NRP)錯体は、エカトリアル面上トランス位に配置された2つのNRP及び2つの硝酸イオンから成る六方両錐型構造といった硝酸アクチニル(VI)錯体に特徴的な構造的性質を示した。PuO(NO)(NCP)とUO(NO)(NCP)の格子定数と分子構造は、UがPuに置換されているだけにもかかわらず、完全に異なる。一方、PuO(NO)(NNpP)とUO(NO)(NNpP)との比較では構造的性質は完全に一致する。以上の知見は、結晶工学の観点からわれわれの提案する使用済核燃料の高選択・制御性沈殿剤による高度化沈殿法再処理システムにおける沈殿剤として適するNRPの選択基準の一つとなり得る。

Plutonyl(VI) nitrate complexes with N-cyclohexyl-2-pyrrolidone (NCP) and N-neopentyl-2-pyrrolidone (NNpP) were prepared, and their molecular and crystal structures were determined by single crystal X-ray analysis. The obtained compounds have the similar composition, PuO(NO)(NRP) (NRP = NCP, NNpP), which are analogous to the corresponding U(VI) complexes. Both PuO(NO)(NRP) complexes show typical structural properties of actinyl(VI) nitrates, i.e., hexagonal-bipyramidal geometry consisting of two NRP molecules and two NO ions located in trans positions in the equatorial plane of PuO moiety. These findings provide one of criteria in selection of suitable NRP as a precipitation agent for the spent nuclear fuel reprocessing based on the precipitation method.