Depth concentration profile of cesium in fullerene absorbent studied by synchrotron X-ray photoelectron spectroscopy

X線光電子分光法によるフラーレン吸蔵剤中のセシウムの深さ濃度分布

関口 哲弘  ; 横山 啓一  ; 魚住 雄輝*; 矢野 雅大   ; 朝岡 秀人  ; 鈴木 伸一; 矢板 毅

Sekiguchi, Tetsuhiro; Yokoyama, Keiichi; Uozumi, Yuki*; Yano, Masahiro; Asaoka, Hidehito; Suzuki, Shinichi; 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を目指す。近年、同位体選択的レーザー光分解によりCs原子のみを生成させるスキームが提案された。しかし、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ぐために、Cs原子だけを選択的に捕集し、CsI分子を吸蔵しないような材料開発が必須である。今回 吸蔵剤候補としてフラーレンC分子を用い、Csの深さ方向の濃度分布を評価する実験を行った。角度分解X線光電子分光測定を行い、C固体へ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を評価した。Cs原子はC固体内に浸透するという実験結果を得た。一方、CsI分子はC上に堆積はするが、CsIとCの界面より奥へは入らない。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可能性があることを示す結果である。また発表ではArスパッター法と放射光X線の光子エネルギー依存性による深さ分布測定についてもあわせて報告する。

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 or CsI into fullerene (C) solid has been investigated using synchrotron-based angle-dependent X-ray photoelectron spectroscopy (ARXPS). It was found that Cs penetrates into C deep bulk. In contrast, CsI does not diffuse into bulk, although CsI over-layer was formed on the shallow surface. Furthermore, XPS spectra were measured as a function of Ar-sputtering time in order to know Cs concentration profiles in further deep region. Results showed that Cs penetrates into deep region of several hundreds .