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Mechanism of strong affinity of clay minerals to radioactive cesium; First-principles calculation study for adsorption of cesium at frayed edge sites in muscovite

土壌へのセシウム吸着機構; 第一原理計算による白雲母のほつれたエッジサイトへの放射性セシウム吸着研究

奥村 雅彦  ; 中村 博樹 ; 町田 昌彦 

Okumura, Masahiko; Nakamura, Hiroki; Machida, Masahiko

2011年3月11日に発生した東北地方太平洋沖地震に伴う、東京電力福島第一原子力発電所事故により放出された放射性セシウムは、半減期が長い($$^{137}$$Csは約30年)うえに土壌に吸着して離れない性質を持つため、住民避難の主な原因となっている。住民の帰還を目指して除染が行われているが、除染によって発生する除去土壌の処分が問題となっている。そこで、土壌から放射性セシウムを脱離して処分土壌を減容する技術の開発が望まれるが、効率的かつ経済的な減容化の方法は未だ開発されていない。その理由の一つは、土壌への放射性セシウム吸着機構が明らかになっていないことである。われわれは、放射性セシウムが土壌に吸着して離れない原因となっている、放射性セシウムを選択的かつ不可逆的に吸着する雲母類粘土鉱物の特殊な吸着サイト(Frayed Edge Site)をモデル化し、第一原理計算を実行した。その結果、風化により層間間隔が開くFrayed Edge Siteの層間がセシウムイオンのイオン半径と適合する場合に、セシウムとカリウム(既に粘土鉱物に含まれている)の交換が起こり得ることを世界で初めて明らかにした。

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分野:Physics, Multidisciplinary

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