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X線分光法と計算科学によるCs化合物と粘土鉱物中Csの評価

Evaluation of Cs compounds and Cs in clay minerals using X-ray spectroscopy and DFT calculation

鈴木 知史; 矢板 毅; 鈴木 伸一; 吉田 啓之 

Suzuki, Chikashi; Yaita, Tsuyoshi; Suzuki, Shinichi; Yoshida, Hiroyuki

福島第一原子力発電所事故で放出されたCsの除染では、その効率化や除染に伴う廃棄物の減容が求められている。そのためのCsの評価の一環として粘土鉱物中のCsのCs M$$_{4,5}$$ NEXAFSの測定が進められている。本研究では、このNEXAFSを第一原理計算により評価する。Cs M$$_{4,5}$$ NEXAFSのような軟X線のX線分光法の評価には、測定時に形成される内殻空孔と励起電子との相互作用を取り込む必要がある。そこで内殻空孔強度(CHS)をパラメータとして計算したところ、Csハロゲン化物と粘土鉱物ではCHSが0.65で実験結果と良い一致が得られた。特に、粘土鉱物では主ピークとともにテール構造が再現された。さらに、粘土鉱物に対し励起電子の電荷密度を計算したところ、主ピークの領域では局在し、テール構造の領域では定在波を形成して非局在化していた。このことから、主ピークは束縛状態に、テール構造は連続状態に対応することが分かった。今後、NEXAFSを用いたこのような解析により、粘土鉱物中のCsの局所構造や結合状態の評価が可能となり、Csの粘土鉱物への吸脱着機構解明に資することができる。

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