ジアミド型配位子によるAm/Cm分離メカニズムに関する計算化学研究

Computational chemical study on separation mechanism of Am from Cm with diamide-type ligands

金子 政志   ; 渡邉 雅之   ; 鈴木 英哉; 松村 達郎  

Kaneko, Masashi; Watanabe, Masayuki; Suzuki, Hideya; Matsumura, Tatsuro

日本原子力研究開発機構では、分離変換技術の分離プロセスの開発の一環として、マイナーアクチノイドであるAmとCmの分離試薬の開発を行ってきた。我々は、様々な抽出試薬によるAm/Cm分離メカニズムを分子レベルで明らかにすることにより、新規抽出試薬の設計を目指している。本研究では、ジグリコールアミド(DGA)とアルキルジアセトアミドアミン(ADAAM)のAm/Cm分離挙動を計算化学的手法である密度汎関数法を用いてアプローチした。これまでに報告されている単結晶構造や溶媒抽出実験を参照して錯体生成反応をモデル化した結果、DGAやADAAMによるAm/Cm分離挙動を再現することに成功した。さらに、錯体中の電子状態を解析することによって、AmとCmの5f電子の化学結合特性の違いが、Am/Cm選択性の一因であることを示唆した。

Japan Atomic Energy Agency has developed separation reagents between Am and Cm ions, which are minor actinides, to achieve partitioning and transmutation strategy. We aim to elucidate the Am/Cm separation mechanism by various reagents at a molecular level to design a novel extraction reagent. This study focused on the Am/Cm separation with diglycolamide (DGA) and alkyl-diacetoamidamine (ADAAM) reagents by using density functional theory. We modeled the complex formation reactions by referring to reported single crystal structures and solvent extraction experiments. As the result, we succeeded in reproducing the Am/Cm separation behaviors with DGA and ADAAM reagents. Moreover, the electronic state analyses of the extracted complexes indicated that a difference in chemical bonding property of 5f-electrons between Am and Cm differentiates the Am/Cm selectivity.