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宮崎 康典; 足立 純一*; 益田 遼太郎*; 下條 竜夫*; 星野 正光*
Photon Factory Activity Report 2021 (インターネット), 2 Pages, 2021/00
放射性廃棄物の減容化及び有害度低減の観点から、ガラス固化前の再処理高レベル放射性廃液からマイナーアクチノイド(MA; Am, Cm)を分離回収し、高速炉や加速器駆動システムによって、安定核種や短寿命核種に変換する「分離変換」の研究・技術開発を行っている。MA分離技術では、N,N,N',N', N",N"-hexaoctylnitrilotriacetamide(以降「HONTA」という。)に注目したプロセスを検討しているが、放射線分解に係る課題(e.g.放射線分解生成物の除去や使用済抽出剤の再利用等)が多く残されている。本研究では、硝酸とのコンディショニングによる水和錯体が抽出剤の放射線分解を阻害する効果を明らかにするため、有機相に形成する[(HONTA)(HNO
)(H
O)n]の光電子分光実験を行い、スペクトルパターンを取得した。また、量子化学計算で構造最適化したHMNTA + HNOの状態密度スペクトルと比較し、分子軌道から、HNO付加による影響を考察した。
下條 竜夫*; 池上 剛史*; 本間 健二*; Harries, J.; 為則 雄祐*
Journal of Physics B; Atomic, Molecular and Optical Physics, 46(7), p.075102_1 - 075102_9, 2013/04
被引用回数：3 パーセンタイル：19.06(Optics)The novel spectroscopic technique of time-resolved fluorescence-photo-ion coincidence spectroscopy (TFPICO) has been applied to the investigation of the decay processes of 2p inner-shell excited Ar atoms and clusters. For the Ar atom, only that fluorescence accompanying the production of Ar
showed a strong dependence on excitation energy. This dependence is discussed in terms of competing Auger decay processes. For Ar clusters, the TFPICO spectra for dimer ions (Ar
) revealed long-lifetime fluorescence components which can be attributed to the "third excimer continuum". With this work we demonstrate the usefulness of this technique for investigating the decay processes of inner-shell excited atoms and clusters.
Harries, J.; 下條 竜夫*; 本間 健二*; 國分 美希*; Sullivan, J. P.*; Lebech, M.*; 東 善郎*
Journal of Physics B; Atomic, Molecular and Optical Physics, 44(9), p.095101_1 - 095101_7, 2011/05
被引用回数：9 パーセンタイル：44.05(Optics)We have studied the production of long-lived, highly-excited, neutral hydrogen atom fragments following oxygen 1s inner-shell excitation/ionization of gas-phase water molecules using synchrotron radiation. Striking differences to fragment ion and low-
neutral H yields are observed close to threshold. To investigate the decay pathways involved the neutral fragments were also detected in coincidence with H, O
, O, and OH fragments.
O following O 1s inner-shell excitation下條 竜夫*; 大浦 正樹*; 國分 美希*; 本間 健二*; Harries, J.
Journal of Physics; Conference Series, 288, p.012023_1 - 012023_7, 2011/04
被引用回数：11 パーセンタイル：91.67(Physics, Atomic, Molecular & Chemical)本研究では水分子の酸素原子の内殻(1s)電子の軟X線励起・イオン化に伴う分子の解離過程について新しい情報を得た。O1s電子を励起・イオン化させると中性励起状態の酸素素原子が生成される。生成される状態分布について情報を得ることによって光解離過程ダイナミクスの解明に繋がる。水分子の電子を励起させると内殻穴のHOイオンコアが生成される。このイオンが不安定でオージェ過程が起こる。残るHOイオンが解離して、解離フラグメントの一つが最初に励起された電子をキャプチャーする可能性がある。このフラグメントがOもしくはOHだと中性の酸素原子の生成が可能になる。オージェ過程がまた起こると低エネルギーの電子が生成される。本研究ではその電子のエネルギー分光を行った。
O; H
yield and kinetic energy, and ion-H coincidence studiesHarries, J.; 伊勢田 満広*; 國分 美希*; 本間 健二*; 下條 竜夫*; Sullivan, J. P.*; 東 善郎*
no journal, ,
HOのO1s放射光励起に伴う準安定状態の水素原子及び紫外光子の検出実験について発表する。イオン・電子を測定する実験法で得られない情報が得られた。SPring-8のBL27SUのパルス性軟X線放射光を利用した。準安定状態粒子及びVUV光子を二つの「MCP」検出器を利用して測定し、粒子の検出時間差及び励起光パルスとの時間差も測定した。この手法は中性原子とVUV光子の区別、さらに蛍光寿命の測定も可能とした。ライマン
蛍光の時分割測定によって、水素原子の励起状態分布も解明できた。
OHarries, J.; 國分 美希*; 下條 竜夫*; 本間 健二*; Sullivan, J. P.*; 東 善郎*
no journal, ,
水分子のO1s電子内殻励起に伴う準安定状態の水素原子の生成・検出について発表する。この実験法によってイオン及び光子の検出では得られない情報が得られる。準安定状態水素の収率は特に励起閾値付近でイオン収率(全及び部分)と蛍光収率と大きく異なることがわかった。閾値付近で大きな高励起状態中性水素原子ピークが測定される。これはリュードベリ電子(又は運動エネルギーの低い光電子)が解離フラグメントの水素イオンに捕獲される現象によるもので、以前報告されている窒素分子のケースと似ている。準安定状態の生成にかかわる解離過程はH及びHの運動エネルギーの比較、それからHとH・OH・Oイオンとの同時測定によってさらに解明できた。
國分 美希*; 本間 健二*; 下條 竜夫*; 朝倉 結花*; Harries, J.
no journal, ,
軟X線を分子に照射すると、内殻軌道の電子が励起され、内殻正孔状態が形成される。このエネルギー緩和過程として、オージェ崩壊や蛍光放出などがある。水は単純な3原子分子であり、多くの内殻励起の研究が行われてきたが、その光イオン化解離のダイナミクスに関する研究はほとんどない。本研究室では、以前SPring-8での実験において、水分子の酸素1sのイオン化閾値付近のエネルギーで、励起した中性水素原子が生成されていることを発見した。そこで、励起水素原子の生成過程を明らかにすることを目的として、励起状態の水素原子と通常の測定で観測される水素原子イオンの運動エネルギーを測定し、この二つの崩壊過程が中間状態敏感ということがわかった。
Harries, J.; 國分 美希*; 本間 健二*; 下條 竜夫*; Sullivan, J. P.*; 東 善郎*
no journal, ,
水分子の酸素1sのイオン化閾値付近のエネルギーで、長寿命の中性励起状態の水素原子が生成する。本研究ではその中性原子のイールド測定及び運動エネルギー測定を行った。そのほか、励起状態水素原子が基底状態へ崩壊するときに生成する蛍光を寿命別に測定し、解離ダイナミックスについて調べた。
下條 竜夫*; 伊勢田 満広*; 本間 健二*; Harries, J.; 為則 雄祐*
no journal, ,
クラスターの内殻励起状態が崩壊すると、電子・イオンの他に蛍光も検出される。励起状態によって、蛍光寿命が違うので、蛍光の時間構造、つまり励起光のパルスからの検出時間分布を測定すると、励起状態の分布について情報が得られる。この実験法は今までヘリウム原子,水分子などに応用されたが、今回初めてクラスターに応用した。アルゴンクラスターの場合、蛍光寿命にはおおよそ二つの成分が見られ、励起状態について議論した。
國分 美希*; Harries, J.; 本間 健二*; 下條 竜夫*
no journal, ,
水分子のO1s電子が励起されると、オージェ崩壊及び解離が起こる。閾値付近ではオージェ電子のエネルギーが光電子のエネルギーより大きいため、PCI(Post-Collision-Interaction)が起こって、光電子が親イオン、又は解離イオンの一つのリュードベリ状態に入る可能性がある。この研究ではオージェ電子エネルギー分光を利用し、この過程について議論した。
下條 竜夫*; 國分 美希*; 本間 健二*; Harries, J.; 大浦 正樹*; Sullivan, J. P.*; 東 善郎*
no journal, ,
分子の内殻電子一つをそのイオン化閾値直上(もしくは直下)の状態に励起させると、Born-Oppenheimer近似が適応しないシステムになり、不安定イオンと低エネルギー電子の相互作用について情報が得られる。システムの殻になるイオンがオージェ電子を出し分離すると、励起状態の電子が解離フラグメントにまたキャプチャーされる可能性がある。本研究で水分子のO1s励起の場合について調べる。実験法は(1)水素イオンHが励起電子をキャプチャーするときに生成される準安定状態水素原子の測定。(2)励起状態水素原子が基底状態に落ちる際に生成されるライマン-光の測定。(3)酸素イオン(O又はO
)が励起電子をキャプチャーするときに生成される低エネルギーオージェ電子の測定。
OHarries, J.; 下條 竜夫*; 國分 美希*; 本間 健二*; 大浦 正樹*; Sullivan, J. P.*; 東 善郎*
no journal, ,
水分子のO1s電子を励起・イオン化させると中性励起状態の水素原子が生成される。生成される状態分布について情報を得ることによって光解離過程ダイナミクスの解明に繋がる。水分子のO1s電子を励起させると内殻穴のHOイオンコアが生成される。このイオンが不安定でオージェ過程が起こる。残るHOイオンが解離して、解離フラグメントの一つが最初に励起された電子をキャプチャーする可能性がある。このフラグメントがHだと中性の水素原子が生成される。本研究では放射光のパルス性を用いて、その中性状態の原子が基底状態に降りるときに出る紫外線蛍光光子を時分割で検出し、励起状態の分布について情報を得ることに成功した。
O after recapture process via Auger decay of O 1s inner-shell excitation下條 竜夫*; 大浦 正樹*; 國分 美希*; 本間 健二*; Harries, J.
no journal, ,
本研究では水分子の酸素原子の内殻(1s)電子の軟X線励起・イオン化に伴う分子の解離過程について新しい情報を得た。O1s電子を励起・イオン化させると中性励起状態の酸素素原子が生成される。生成される状態分布について情報を得ることによって光解離過程ダイナミクスの解明に繋がる。水分子の電子を励起させると内殻穴のHOイオンコアが生成される。このイオンが不安定でオージェ過程が起こる。残るHOイオンが解離して、解離フラグメントの一つが最初に励起された電子をキャプチャーする可能性がある。このフラグメントがO
、もしくはOH
だと中性の酸素原子の生成が可能になる。オージェ過程がまた起こると低エネルギーの電子が生成される。本研究ではその電子のエネルギー分光を行った。
fluorescence following O(1s) excitation/ionisation in gas-phase water moleculesHarries, J.; 下條 竜夫*; Sullivan, J. P.*; 東 善郎*
no journal, ,
本研究では水分子の酸素原子の内殻(1s)電子の軟X線励起・イオン化に伴う分子の解離過程について新しい情報を得た。O1s電子を励起・イオン化させると中性励起状態の水素原子が生成される。生成される状態分布について情報を得ることによって光解離過程ダイナミクスの解明に繋がる。水分子の電子を励起させると内殻穴のHOイオンコアが生成される。このイオンが不安定でオージェ過程が起こる。残るHOイオンが解離して、解離フラグメントの一つが最初に励起された電子をキャプチャーする可能性がある。このフラグメントが Hだと中性の水素原子が生成される。本研究では放射光のパルス性を用いて、その中性状態の原子が基底状態に降りるときに出る紫外線蛍光光子を時分割で検出し、励起状態の分布について情報を得ることに成功した。
益田 遼太郎*; 大高 咲希*; 下條 竜夫*; 竹内 佐年*; 足立 純一*; 星野 正光*; 樋川 智洋; 宮崎 康典; 佐野 雄一; 竹内 正行
no journal, ,
マイナーアクチノイド(MA; Am, Cm)に対する高い選択性及び分離性を示すHONTAの放射線分解過程における電荷移動を評価するため、HONTAの光電子分光実験を行い、イオン化エネルギー(IP)を決定するとともに、状態密度計算との比較によって、価電子領域の電子構造を明らかにした。取得したデータからHONTAのIP8.2
0.2eVと決定した。また、希釈分子であるdodecaneのIP9.5eVとの比較によって、dodecaneからHONTAへの電荷移動反応が妥当であることを確認した。また、計算との比較から、HONTAの束縛エネルギー10eV前後はアミン窒素やカルボニル酸素の不対電子、束縛エネルギーが10eVの領域ではC-H結合等に由来する
電子と帰属した。今後、HONTAに軟X線を照射し、内殻電子励起後のオージェ崩壊から生成するHONTAの分解物を質量分析することで、ラジカルカチオンからの分解経路を調査する。
宮崎 康典; 佐野 雄一; 竹内 正行; 星野 正光*; 下條 竜夫*; 足立 純一*
no journal, ,
核燃料サイクルの確立に当たり、使用済燃料再処理で発生する高レベル放射性廃棄物の処理処分が課題となっている。原子力機構では、放射性廃棄物の減容化及び有害度低減の観点から、再処理廃液から選択的にマイナーアクチノイドを回収する新規抽出剤の開発を進めている。本発表では、モデル分子であるN,N,N',N',N",N"-hexamethyl nitrilotriacetamide(HMNTA)を対象とした加熱の光電子分光実験を行うとともに、GRRMで探索した電子基底状態のコンフォメーションと加熱温度での相対存在分布から、電子構造やイオン化に伴う電子遷移をそれぞれ評価した。計算結果は光電子分光スペクトルを再現し、電子構造の説明が可能となり、今後、1つの分子構造に収束したイオン状態の結合解離性を見積る予定である。
宮崎 康典; 星野 正光*; 下條 竜夫*; 足立 純一*; 高橋 修*
no journal, ,
N,N,N',N',N''-ヘキサオクチルニトリロアセトアミド(HONTA)は、マイナーアクチノイド(MA)と選択的に錯体形成する抽出剤の一つである。溶媒中の放射線分解初期反応は、直接・間接を問わず、電子との相互作用によるHONTAの電離が起きる。本研究では、金板塗布したHONTAに真空紫外や軟X線を照射し、放出電子をSCIENTAで測定することで光電子スペクトルを取得した。量子化学計算と比較することで、HONTAの内殻電子や価電子領域の電子構造を明らかにするとともに、電離(イオン化)エネルギーを見積もった。本結果を放射線分解に係る動力学計算シミュレーションに反映し、今後、HONTAを含む新規抽出剤各種の分解挙動に展開する。
宮崎 康典; 樋川 智洋; 下條 竜夫*; 熊木 文俊*; 足立 純一*; 長坂 将成*
no journal, ,
The separation technology of minor actinide (MA
: Am, Cm) in spent fuel reprocessing has been developed to reduce the volume of radioactive waste and radiotoxicity. The solvent extraction method using N,N,N',N',N'',N''-hexaoctylnitrilotriacetamide (HONTA) is one of the promising extractants for selective extraction of MA from the reprocessing liquid waste. The non-bonded interactions such as solvation, protonation and coordination in the n-dodecane media need to be understood for a suitable MA flowsheet; otherwise, the third phase formation is induced by aggregation with H2O and HNO3. Here, the first investigation of HONTA by transmission mode soft X-ray absorption spectroscopy is presented.
宮崎 康典; 石井 克典; 佐野 雄一; 樋川 智洋; 長坂 将成*; 井垣 翔*; 下條 竜夫*; 熊木 文俊*; 足立 純一*
no journal, ,
核燃料サイクルの確立には放射性廃棄物の適切な処理処分が不可欠である。使用済燃料にはUとPuの核分裂生成物だけではなく、中性子吸収で高次化したマイナーアクチノイド(MA: Am, Cm)が含まれ、その発熱量や長半減期は放射性廃棄物の地層処分に係る負担要因の1つに挙げられている。そのため、MAの選択的分離技術が重要な開発項目になっている。本研究では、MAを選択的に分離する抽出剤N,N,N',N',N'',N''-hexaoctylnitorilotriacetamide(HONTA)の凝集やコンディショニングにおける酸の影響を明らかにするため、軟X線吸収分光(XAS)実験を行い、量子化学計算と比較することで、酸との会合構造等を考察した。
