Evaluation of C thin film as selective absorbent for cesium isotope separation using X-ray photoelectron spectroscopy

X線光電子分光法を用いたセシウム同位体分離のための選択吸蔵材料としてのC薄膜の評価

関口 哲弘  ; 横山 啓一  ; 魚住 雄輝; 朝岡 秀人  ; 矢野 雅大   ; 矢板 毅

Sekiguchi, Tetsuhiro; Yokoyama, Keiichi; Uozumi, Yuki; Asaoka, Hidehito; Yano, Masahiro; Yaita, Tsuyoshi

長寿命放射性核種であるセシウム-135(Cs)の除去に向け、Cs元素の同位体分離技術の確立は必要不可欠である。レーザー光分解による同位体分離過程において、Cs原子が選択的に生成される。同位体分離を実現するためには、Cs原子(Cs)とヨウ化セシウム分子(CsI)との衝突による同位体交換を防がなければならない。そのため、我々はCs原子を選択的に吸蔵し、CsI分子を吸蔵しない炭素材料の候補としてフラーレン分子(C)固体を検討している。C固体にCs原子およびCsI分子がどの程度材料深部へ吸蔵されるかについて、放射光X線励起による角度分解X線光電子分光法を用い、深さ分析を行い評価した。CsI分子がC固体表面の浅い領域に堆積するのに対し、Cs原子はC固体内に浸透する実験結果が得られた。Cs同位体分離のための選択吸蔵材料としてフラーレン固体が有望であることが見出された。

For nuclear transmutation of cesium-135 (Cs-135), which is long-lived fission product, we are developing selective absorbent which takes only Cs atom in, but does not CsI. In this study, absorbing property of Cs atom onto the surface of fullerene (C60) film has been investigated using synchrotron-based angle-dependent X-ray photoelectron spectroscopy. The results were compared with those of CsI. It was found that [Cs-3d]/[C-1s] ratio depends moderately on emission angle for the sample of Cs on C60, while [Cs-3d]/[C-1s] ratio depends strongly on angle for the sample of CsI on C60. The results suggest that Cs penetrates into C60 bulk deeply, while CsI deposits on shallow surface.