First-principles study of cesium adsorption to weathered micaceous clay minerals

第一原理計算による風化した雲母類粘土鉱物によるセシウム吸着の解析

奥村 雅彦   ; 中村 博樹  ; 町田 昌彦  

Okumura, Masahiko; Nakamura, Hiroki; Machida, Masahiko

福島第一原子力発電所事故によって環境中に放出された放射性セシウムは地表の土壌に吸着し、それが主な原因となって、多くの避難住民が避難を余儀なくされている。現在、避難住民の帰還に向けて、表土剥ぎ等の大規模な除染が進んでいるが、その際に出る膨大な量の除去土壌の処理が新たな問題となっており、除去土壌の減容化が望まれている。しかし、減容化のための技術は未だ確立していないのが現状である。その原因の一つは、ミクロレベルでの土壌へのセシウム吸着機構が明らかになっていないことにある。そこで、我々は、土壌の構成成分のうち、特異的吸着を示すことが知られている、風化した雲母類粘土鉱物のモデルを計算機上に構築し、第一原理計算(密度汎関数法)を用いて吸着機構の解析を行った。その結果、風化してできた雲母類粘土鉱物内の原子レベルの空洞が、セシウムイオンのイオン半径と適合することによって、吸着が起こることが分かった。この結果は、土壌へのセシウム吸着の基礎的な科学的知見として、今後の除去土壌の減容化に関する技術開発に役立てられることが期待される。

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