放射性セシウムの土壌吸着様態の第一原理計算による解析

First principle calculations for radioactive cesium adsorption to soil

奥村 雅彦   ; 中村 博樹  ; 町田 昌彦  

Okumura, Masahiko; Nakamura, Hiroki; Machida, Masahiko

東京電力福島第一原子力発電事故により、環境中に大量の放射性セシウムが放出され、現在、住民帰還のために除染が行われているが、その際に発生する除去土壌の処分が大きな負担となっており、その減容が望まれている。しかし、効率的な減容化法開発に必要な、土壌への放射性セシウムの吸着様態は未だ完全に理解されたとは言い難い。そこで、われわれは、第一原理計算(密度汎関数法)を用いて、土壌成分のうち、放射性セシウムが特に強く吸着されることが多くの実験結果によって示唆されている雲母類粘土鉱物を解析した。雲母類粘土鉱物はいくつかの吸着サイトを持つと予想されているが、本解析では特に、ほつれたエッジサイト(Frayed Edge Site)と呼ばれる、特に強い吸着特性を示す特異吸着サイトについて解析を行った。その結果、ほつれたエッジサイトの層間距離が1.1nmよりも広がった場合に、セシウムを吸着するとエネルギーが下がることがわかった。さらに、この結果をもとに考察を進め、ほつれたエッジサイトの層間がセシウムのイオン半径にとって適切な距離まで開くことが、ほつれたエッジサイトの強い選択的吸着の原因であることを明らかにした。

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