光電子分光法によるCs-135同位体分離回収のためのCフラーレン吸蔵材料の評価

Evaluation of C fullerene absorbent for Cs-135 isotope separation, studied by photoelectron spectroscopy

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、テラヘルツ領域の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。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ため角度分解X線光電子分光測定を行った。最急降下法により光電子強度の角度依存実験結果を最もよく再現するCs濃度の深さ分布を求めた。Cs原子はC固体内に浸透する。一方、CsI分子は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Arスパッター法を用いることにより、Csがより深くまで浸透することが確認された。更に放射光X線の光子エネルギー依存性による深さ分布解析についても報告する。

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 .