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Collaborative studies on Bio-D and Cold TAS; Hydrogels that capture radioactive cesium in water

Bio-D及びCold TASにおける共同研究; 水中の放射性セシウムを捕獲するハイドロゲル

深澤 裕

Fukazawa, Hiroshi

水・氷は地上に存在する最も基本的な液体・固体であり、それらは重要なメディアとなっている。ハイドロゲルは三次元的に接続されたポリマーの鎖の中で沢山の水が存在しうる為にユニークな物質となっている。この水の量は完全に乾燥した物から98%程度まで変化する。SEMの測定によってハイドロゲルは水分子を含む空の空間を持つことが示されているが、その空間に存在する水の構造とダイナミクスについては完全に理解されているわけではない。中性子は水や水素結合を調べる際に有用であり、そのため、われわれはKAERIのHANAROにて中性子ビームを用いてゲルの研究を実施している。ここでアクリルアミドや多糖類で構成されたハイドロゲルの中性子回折と散乱について報告する。それらのハイドロゲルには弱い水素結合や低密度な水が含まれていた。さらに、原子力機構等で新たに開発されたナノスケールのハイドロゲルについて報告する。この新種のハイドロゲルの開発は福島環境回復研究の一環として実施したものであり、放射性セシウムを捕獲する機能を有している。

Water and ice are the most common liquid and solid on Earth, and they constitute an important medium. Hydrogels are unique materials because large amounts of water can be contained among their 3D cross-linked polymer chains. Water content varies from a dry condition to nearly 98 wt %. The scanning electron microscope image shows that hydrogels have empty spaces that can accommodate water molecules. However, the structure and dynamics of water molecules in these spaces are not fully understood at the atomic level. Neutron is useful to investigate water and hydrogen bonding because of the large neutron scattering cross sections. Therefore, we have used neutron beam to study gels at the HANARO, KAERI. We here show neutron diffraction and scattering of hydrogels with acrylamide or polysaccharides, which contain weak hydrogen bond or low-density water. Furthermore, we report a new hydrogel developed by QuBS, JAEA. This hydrogel has been tested as a cesium capturing material and is important in the Fukushima recovery effort.

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