弱酸性溶液中におけるウランの原子価変化に伴う微粒子化反応

The Microparticulation with the valence change of uranium in a weakly acid solution

大内 和希  ; 音部 治幹  ; 北辻 章浩  

Ouchi, Kazuki; Otobe, Haruyoshi; Kitatsuji, Yoshihiro

先行研究では、弱酸性溶液中のU(V)からU(IV)の還元反応において、U(IV)の酸化物微粒子の形成に伴いU(V)の電極還元および不均化反応速度が増加する自己触媒作用を示すことを見出した。本研究では、電気化学水晶振動子マイクロバランス(EQCM)を用いて電極表面に析出した凝集体の質量を測定することで、Uの原子価変化とそれに伴うU酸化物微粒子の形成反応との相関を調査した。pH3.4の弱酸性溶液中のU(VI)の還元に伴う析出の速度変化から、凝集体の形成過程は、凝集開始までの誘導過程、凝集体開始後一時的に速い成長速度を示す準安定凝集過程、一定の成長速度になる安定凝集過程の3段階で進行していることが分かった。次に、pH24での凝集体形成過程を調査したところ、pHが高くなるとともに誘導時間が短くなり、準安定および安定凝集体の成長速度が大きくなった。これは、U水酸化物が凝集体形成反応に関与していることを示唆している。

In previous study, it was found that microparticles of U(IV) formed in reduction process of U(V) enhanced the rate of the disproportionation and the electrolytic reduction of U(V). In this study, we investigated the relationship between reduction process and formation of microparticles by measuring electrochemical quartz crystal microbalance (EQCM). When EQCM measurements of the reduction of U(VI) in a weakly acid solution were performed, the frequency was changed negatively. This indicates that aggregates of U(IV) were formed on the electrode surface. We consider that aggregates form in the three steps from deposition rates; the induction step (start deposition), metastable aggregation step (temporary fast rate) and stable aggregation step (constant rate). The pH dependence of the deposition rate was investigated. When pH was higher, the deposition rates at metastability and stability step were high. This suggests that a U hydroxide relates to the formation of aggregates.