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アルカリ塩によるケイ酸塩鉱物からのCs脱離と結晶成長過程の解明

Alkali salt-assisted Cs-desorption and crystal growth from a silicate mineral

長谷川 友里; 本田 充紀; 鈴木 伸一; 矢板 毅

Hasegawa, Yuri; Honda, Mitsunori; Suzuki, Shinichi; Yaita, Tsuyoshi

放射性汚染土壌の減容は、環境回復における重要な課題の一つである。土壌を構成する鉱物の中でも風化黒雲母(WB)において、セシウムが固定されやすいことが報告されている。これまでに、WBとアルカリ塩(NaCl-CaCl$$_{2}$$)との混合加熱により(溶融塩法)、WBからのCsの脱離と、WBとは異なる種類のケイ酸塩結晶の成長が報告された。これらの結晶のいくつかは、機能性材料としての利用が期待される。汚染土壌からの選択的な合成に向け結晶成長因子の理解が重要となるが、WBは風化および未風化黒雲母の混合相であるため、結晶成長因子の決定が困難である。そこで本研究では、未風化の黒雲母を対象とし、黒雲母の粒形やアルカリ塩の混合比が結晶成長に与える影響を調べた。XRD計測の結果、粒形が2$$mu$$mの黒雲母において、NaCl:CaCl$$_{2}$$=1:1の場合にはFe$$_{2}$$O$$_{3}$$, Pyroxene, Wadaliteが形成されたのに対し、75$$mu$$mの場合やNaCl:CaCl$$_{2}$$=7:3の場合にはpyroxeneの成長は抑制されていることがわかった。本研究により、アルカリ塩の混合比が選択的な結晶成長に有効である可能性が得られた。

Recycling of radioactive polluted soil has been one the latest issues in environmental restoration. Among minerals in soil, weathered biotite fix Cs strongly. Recently, elimination of Cs accompanied by growth of various kind of crystal from weathered biotite was realized only by heating with alkali salt (NaCl-CaCl$$_{2}$$). Since some of those crystals are available as a functional material, further understanding of the process of crystal growth is required for selective growth. However, understating the crystal growth is difficult because WB consists of weathered and un-weathered phase. Therefore, in this study, crystal growth form un-weathered biotite was investigated. XRD measurement revealed growth of Fe$$_{2}$$O$$_{3}$$, Wadalite, and pyroxene were observed from 2 $$mu$$m of biotite, whereas pyroxene was not observed from 75$$mu$$m of biotite. In addition, pyroxene was not observed even with 2$$mu$$m of biotite when NaCl:CaCl$$_{2}$$=7:3. These result suggest size of biotite and NaCl:CaCl$$_{2}$$ ratio affect selective growth.

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