第一原理計算による土壌における放射性セシウム吸着様態の解析

First principles calculation study of radioactive cesium adsorption to soil

奥村 雅彦   ; 中村 博樹  ; 町田 昌彦  

Okumura, Masahiko; Nakamura, Hiroki; Machida, Masahiko

現在、福島では、土壌を除去する除染が大規模に行われているが、その際に発生する大量の除去土壌の処分が新たな社会問題となっている。除去土壌から放射性セシウムを分離してその容積を減らすことができれば、この問題は解決されるが、放射性セシウムは強力に土壌へ吸着しており、その化学・物理的理解が極めて重要である。これまでの実験・観測研究から、土壌の主成分の一つである雲母粘土鉱物の「ほつれたエッジサイト」と呼ばれるセシウム吸着サイトが選択的かつ吸着的に放射性セシウムを吸着するという仮説が定説となっているが、その仮説の実証と吸着機構解明は未解決のままであり、数値シミュレーションにて、当該仮説の検証と吸着機構の解明に取り組んだ。ほつれたエッジサイトは未知の原子構造であるため、経験的なパラメーターを必要としない密度汎関数法を用いて計算を行ったが、その結果、ほつれたエッジサイトは確かにセシウムを吸着することを確認し、また、選択的吸着は、ほつれたエッジサイトがセシウムのイオン半径に適した空洞を持つのが原因であることが分かった。

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