放射性廃棄物減容を目指したセシウム高選択性配位子の設計と開発

Molecular design and development of cesium selective ligand for the purpose of volume reduction of radioactive waste

矢板 毅; 塩飽 秀啓   ; 鈴木 伸一; 小林 徹 ; 宮崎 有史; 元川 竜平   ; 岡本 芳浩  

Yaita, Tsuyoshi; Shiwaku, Hideaki; Suzuki, Shinichi; Kobayashi, Toru; Miyazaki, Yuji; Motokawa, Ryuhei; Okamoto, Yoshihiro

福島第一原子力発電所の事故に伴い放出された放射性セシウムは、その周辺地域において深刻な環境汚染をもたらしている。そこでわれわれのグループでは使用済み吸着材の焼却廃棄を考慮した高分子吸着剤として、新規クラウンエーテルDB20C6の設計を実施し、開発に成功した。SPring-8を利用した放射光EXAFSに基づく構造解析によれば、DB20C6は、2.8付近の水など酸素ドナー原子との相互作用に加え、3.5前後の領域に供与に基づく相互作用が確認された。この相互作用は、DFT理論に基づく分子軌道計算によれば、DB20C6のベンゼン環からCsの空のd, f軌道に対する電子供与に基づくものであることがわかり、これがNa, K等の軽アルカリ金属からのCsの高い選択性を生み出している原因であることがわかった。中性子小角散乱実験では、DB20C6は、クラウン環がベンドすることによりCsに対し包接的に相互作用することなども併せて明らかとなった。DB20C6をシリカゲル基材に固定した吸着材を、福島県飯舘村での農業用水に対する除染試験に用いたところ、ほぼ100%のCs除染が可能であることが確認できた。

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