Effect of AlO nanoparticles on radiolytic HO production in water
水中の放射線分解過酸化水素生成に及ぼすAlOナノ粒子の影響
Roth, O.*; 廣木 章博; LaVerne, J. A.*
Roth, O.*; Hiroki, Akihiro; LaVerne, J. A.*
過酸化水素は、水の放射線分解に伴い生成する主要な安定酸化種であり、その生成メカニズム解明は、基礎科学の観点のみならず工学目的、とりわけ原子力発電産業内で重要である。本論文では、過酸化水素の生成量に及ぼすpHの影響、及び金属酸化物(ナノ微粒子)の添加効果を報告した。さまざまな量のAlOナノ微粒子を持つpH1-13の懸濁溶液中での過酸化水素収量を求めた結果、過酸化水素生成のG値は、脱気・曝気した懸濁液中、ほぼすべてのpHでAlOの添加により徐々に低下することがわかった。例えば、脱気中では、未添加で約0.7であったが、1g添加すると約0.5にまで低下した。過酸化水素生成のG値は、脱気中ではpHに関係なくほぼ一定であったが、曝気中ではpH7付近を境に増加することがわかった。また、OHラジカル捕捉剤であるメタノールを用いた捕捉剤能の研究から、AlO添加に伴う過酸化水素収量の減少は、10ナノ秒程度の比較的長い時間で起こることがわかった。これはOHラジカルと固体ナノ微粒子の反応のためと考えられた。
Hydrogen peroxide, HO, is the major stable oxidizing species produced in the radiolysis of water and understanding the mechanisms involved in its production is important both from a fundamental science perspective and for engineering purposes, in particular within the nuclear power industry. In this work, the yields of HO were determined in aqueous slurries in the pH range of 1-13 with various amounts of added AlO nanoparticles. The addition of AlO generally decreased HO yields at all pH values within this range in the radiolysis of both deaerated and aerated slurries, except at very high pH. Very little effect of pH was observed in the radiolysis of deaerated systems in the pH range of 3-8, whereas a large increase in HO yields was observed in aerated AlO slurries at the extreme pH values. Scavenger capacity studies using methanol as an OH radical scavenger show that the decrease in HO yields with added AlO occurs at relatively long time scales and is probably due to reaction of the solid nanoparticles with OH radicals.