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三島 理愛; 稲葉 優介*; 立岡 壮太郎*; 針貝 美樹*; 渡邊 真太*; 尾上 順*; 中瀬 正彦*; 松村 達郎; 竹下 健二*
Chemistry Letters, 49(1), p.83 - 86, 2020/01
被引用回数：4 パーセンタイル：21.18(Chemistry, Multidisciplinary)使用済燃料の再処理で生じる高レベル放射性廃液を最終処分するにあたり質の良いガラス固化体に成型するためには、白金族元素(PGM)を分離することが重要である。新たな収着材としてフェロシアン化アルミニウム(AlHCF)を合成し、濃硝酸中におけるPGM収着挙動を調べた。その結果、硝酸によりAlHCFが顕著な溶出をすることがわかった。同様にPGMであるRhの単成分溶液においてもAlHCFが溶出しRh収着が確認されなかった。しかしPd単成分溶液においてはPd収着が確認でき、AlHCFは大きく溶出せず構造が安定化した。そこでPdとRhが共在する二成分系溶液での収着試験を行ったところPd収着によりAlHCFの構造が保たれRhは収着された。また、Pd収着量とAlとFeの溶出量について、AlとFeの溶出比はAlHCF中の元素比と一致しなかったがその理由としてFeの再収着が考えられ新しい構造の形成が示唆された。AlHCFによるPGMの収着メカニズムは、単純なイオン交換だけでなく酸化還元反応と収着速度論も重要な法則である。この収着と溶出の挙動を理解することがAlHCFのPGM収着性能向上に役立つ。
-uranium alloys; The Roll of d-d orbital interactions栗原 正義*; 尾上 順*; 平田 勝; 鈴木 知史
Journal of Alloys and Compounds, 509(4), p.1152 - 1156, 2011/01
被引用回数：3 パーセンタイル：24.12(Chemistry, Physical)相ウランにおける遷移金属(TM)の固溶挙動を、相対論DV-X
分子軌道法を用いて検討した。固溶性の評価には、遷移金属のd軌道のエネルギー(Md)、及び、遷移金属とウランの原子軌道間の軌道結合次数(OOP)を用いた。この分子軌道法による計算結果から、U 6dとTM dとの相互作用が、-U/TM合金の最大固溶度(MSS)について、重要な役割を果たしていることがわかった。また、MSSの値は、d-d軌道相互作用による安定化エネルギーにより説明され、MdとOOPはこの安定化エネルギーに影響していることがわかった。
molecular orbital method to -uranium alloys with transition metals栗原 正義*; 平田 勝; 尾上 順*; 中松 博英*
Progress in Nuclear Energy, 50(2-6), p.549 - 555, 2008/03
被引用回数：1 パーセンタイル：10.05(Nuclear Science & Technology)相ウラン金属と4d, 5d遷移金属で構成される合金の電子状態を相対論DV-X法により解析した。ウランの5f, 6d軌道と遷移金属のd軌道との相互作用を解析して、ウラン金属中での各遷移金属の安定性を評価した。
-uranium metal; -uranium alloy with 3d transition metals栗原 正義*; 平田 勝; 関根 理香*; 尾上 順*; 中松 博英*
Journal of Nuclear Materials, 326(2-3), p.75 - 79, 2004/03
被引用回数：12 パーセンタイル：61.53(Materials Science, Multidisciplinary)相対論DV-DFS分子軌道法を用いて3d遷移金属の相ウラン合金の合金化挙動を調べた。d軌道エネルギー(Md)の値は、ウラン合金化挙動と良好な相関があることがわかった。すなわち、Ti, V, Crのように相ウランに固溶しやすい金属は比較的高いMd値を持つ。逆にCuのように全く固溶しない金属は、非常に低いMd値を取ることがわかった。
平田 勝; Bastug, T.*; 館盛 勝一; 関根 理香*; 尾上 順*; 中松 博英*
Advances in Quantum Chemistry, Volume 37, p.325 - 333, 2001/00
相対論密度汎関数法を用いて硝酸ウラニル錯体のポテンシャルエネルギー曲線を計算した。ウランに配位している水分子及びウラニル酸素の原子位置を変化させながら全エネルギー計算を行い最安定原子間距離を求めた結果、水分子についてはこれまでに報告されている実験結果と良好な一致を示した。一方、ウラニル酸素については、わずかに原子間距離の長いところで安定となることがわかった。また、得られたポテンシャル曲線各々の化学結合の強さを反映しており、ウラニル酸素は水分子より深いポテンシャル曲線となることがわかった。
平田 勝; 館盛 勝一; 関根 理香*; 尾上 順*; 中松 博英*
Advances in Quantum Chemistry, Volume 37, p.335 - 351, 2001/00
相対論DV-DFS分子軌道法を用いて硝酸アクチニル2水和物[AnO2(NO3)2(H2O)2,An=U,Np,Pu]の電子状態と化学結合を調べた。アクチノイド原子と配位子間の結合は、原子番号の増加に伴ってイオン結合的にも共有結合的にも弱くなることがわかった。また、硝酸アクチニルの原子価安定性についてもHOMO-LUMOエネルギー準位と化学結合解析から評価し、U
NpPuの順に不安定になることを明らかにした。
-uranium metal栗原 正義*; 平田 勝; 関根 理香*; 尾上 順*; 中松 博英*
Journal of Nuclear Materials, 281(2-3), p.140 - 145, 2000/10
被引用回数：3 パーセンタイル：26.42(Materials Science, Multidisciplinary)相対論DV-DS分子軌道法を用いて相金属ウランの価電子帯光電子分光スペクトルの理論解析を行った。実験的に得られているスペクトルを定量的に帰属し、金属ウランの価電子帯での電子状態の特徴を明らかにした。また、各原子軌道ごとの部分状態密度を示すことにより、フェルミレベル近傍の各原子軌道の寄与を示した。
平田 勝; Bastug, T.*; 関根 理香*; 尾上 順*; 中松 博英*; 向山 毅*
JAERI-Review 99-008, 29 Pages, 1999/03
JAERI-Review-99-008.pdf:1.45MB
京大、静岡大、理研及び原研で進めている相対論電子状態計算法(DV-DFS)を用いた重元素科学研究に関する最近の研究成果を取りまとめた。本報告書は、日本化学会第74回春季年会(1998年3月)での特別企画講演及び原研で開催した、XAFS・相対論電子状態計算によるアクチノイド研究ワークショップ(1998年11月)で講演した内容をまとめたものである。
栗原 正義*; 平田 勝; 関根 理香*; 尾上 順*; 中松 博英*; 向山 毅*; 足立 裕彦*
Journal of Alloys and Compounds, 283, p.128 - 132, 1999/00
被引用回数：10 パーセンタイル：59.64(Chemistry, Physical)ウラン炭化物(UC)の光電子スペクトルを相対論DV-DS分子軌道法により解析し、定量的な帰属を行った。理論計算によって得られたスペクトルは、エネルギーレベル、強度ともに実験スペクトルを良好に再現することができ、ウランのようなアクチノイド元素を含む固体の電子状態解析に本法が有効であることを明らかにした。
平田 勝; 関根 理香*; 尾上 順*; 中松 博英*; 向山 毅*; 武内 一夫*; 館盛 勝一
Journal of Alloys and Compounds, 271-273, p.128 - 132, 1998/00
被引用回数：8 パーセンタイル：52.63(Chemistry, Physical)相対論DV-DS分子軌道法を用いて、硝酸アクチニル-トリエチルりん酸錯体(AnO
(NO
)-2TEP,An=UNp,Pu)の電子状態を調べた。有機りん酸系抽出剤を用いた6価硝酸アクチニルの抽出分配比はUNpPu順に減少する傾向を示す。この傾向を電子論的に理解するために、アクチノイド原子と抽出剤の酸素原子(ドナー原子)間の化学結合状態を解析した結果、結合電子数の減少と抽出分配比の減少に相関関係が認められた。錯体の安定性に与える5f電子の局在化傾向や、電子密度分布、結合電子数分布等から抽出系を理論的に取り扱うための基礎的な知見を得ることができた。
(NO)
2HO平田 勝; 文殊四郎 秀昭*; 関根 理香*; 尾上 順*; 中松 博英*; 向山 毅*; 足立 裕彦*; 武内 一夫*
Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena, 83(1), p.59 - 64, 1997/00
被引用回数：19 パーセンタイル：63.17(Spectroscopy)X線光電子分光法(XPS)を用いて、硝酸ウラニル2水和物(UO(NO)・2HO)のXPSスペクトルを0~40eVの範囲で測定し、相対論DV-DS分子軌道法により帰属した。理論計算によって得られたスペクトルは、エネルギーレベル、強度ともに実験スペクトルを良好に再現することができたほか、ウランのようなアクチノイド元素を含む化合物の電子状態解析に相対論DV-DS分子軌道法が有効であることを明らかにした。
-uranium; Role of the d-d orbital interaction尾上 順*; 栗原 正義*; 平田 勝; 鈴木 知史
no journal, ,
To understand the alloying behavior of transition-metal (TM) elements in -phase metal uranium (-U), we have investigated the electronic structure and chemical bonding of the TM/-U alloys systematically, using the relativistic DV-X molecular orbital method. It is found that the maximum solid solubility (MSS) of the TM/-U alloys, except Ta/-U and W/-U, depends exponentially upon both the TM d-orbital energy relative to the U6d one (Md) and the orbital overlap population (OOP) between the U6d and TMd atomic orbitals, which may provide a good index for designing uranium alloys as a new nuclear fuel. In the present meeting, we will discuss the exponential dependence by considering the d-d orbital interaction and propose the whole interpretation of the TM/-U alloying behavior.
天本 一平; 小林 秀和; 菖蒲 康夫; 内海 和夫*; 竹下 健二*; 尾上 順*; 永山 紗智子*; 長谷川 良雄*
no journal, ,
本研究は、ガラス固化体製造時に影響を与える高レベル放射性廃液(HLLW)中の白金族元素(Ru, Rh, Pd)を事前に取り除くことを目指した無機収着材の開発を行うことを目的としている。今回は、これまでの試験で収着効果が認められたZrO系ナノシートに関して各種特性データの取得を行い、収着機構を解明する一助としてとりまとめた。
天本 一平; 小林 秀和; 菖蒲 康夫; 内海 和夫*; 竹下 健二*; 尾上 順*; 永山 紗智子*; 長谷川 良雄*
no journal, ,
本研究は、ガラス固化体の高品質化と発生量低減を目指した、高レベル放射性廃液(HLLW)中の白金族化学種(PGM)の一括回収プロセスを開発することを目的としている。HLLWの合理的な処理を行うための研究開発の一環として、PGMに対する収着作用のある材料の探索を行ったところ、多孔質酸化物セラミックスに可能性があることが判明した。ここでは、ZrO質及びTiO質の酸化物セラミックスを吸着剤として合成し、PGM収着試験と物性測定を行い、収着効果に影響を与える因子を調べている。今回の検討の結果、強い共有結合性を持ち、かつ正側に大きなゼータ電位を持つ収着剤がPGMの収着に効果的であることがわかった。
小林 秀和; 菖蒲 康夫; 石寺 孝充; 内海 和夫*; 竹下 健二*; 尾上 順*; 永山 紗智子*; 長谷川 良雄*; 天本 一平
no journal, ,
本研究は、ガラス固化体の高品質化と発生量低減を目指した高レベル放射性廃液中の白金族(PGM)化学種の一括回収プロセスの開発を目的としている。今回、PGMに対して高い収着効果が期待できる材料として第3周期元素を選定して検討したところ、AlOが優れた収着特性を示すことを見出した。
天本 一平; 小林 秀和; 菖蒲 康夫; 長谷川 良雄*; 内海 和夫*; 竹下 健二*; 稲葉 優介*; 尾上 順*; 越坂 亜希子*; 金田 結依*
no journal, ,
これまで試作してきた無機多孔質体のうち、耐酸性は良好であるが、白金族元素(PGM)に対する収着作用に劣るSiO質多孔質体に、フェロシアン化物を含浸させた吸着剤を合成したところ、一部のPGMに対する収着効果が著しく向上したためSiO質多孔質体をフェロシアン化物担持用材料として利用できる可能性が高まった。
天本 一平; 小林 秀和; 菖蒲 康夫; 大西 貴士; 稲葉 優介*; 内海 和夫*; 竹下 健二*; 尾上 順*; 越坂 亜希子*; 長谷川 良雄*
no journal, ,
高レベル放射性廃液(HLLW)中に存在する白金族化学種(PGS)の分離を目的とした収着剤合成法の開発を行った。非放射性単味PGSを用いた分離試験の結果、耐酸性に優れているシリカ質多孔質体に、フェロシアン化アルミニウム(AlHCF)を含浸させた収着剤が効果的であることが判明した。同収着剤は実廃液中のPdやMo化学種についても十分な収着特性を示した。またPGSとMo化学種を除去した結果、HLLW中の廃棄物をこれまでより多量にガラスに充填できることが分かった。
三島 理愛; 立岡 壮太郎*; 稲葉 優介*; 針貝 美樹*; 松村 達郎; 渡邊 真太*; 尾上 順*; 中瀬 正彦*; 竹下 健二*
no journal, ,
日本では高レベル放射性廃液(HLLW)をガラス固化し地下深部に最終処分する方針であるが、ガラス固化処理中に発生する、HLLW中の白金族元素の析出とMoのイエローフェーズ形成が問題になっており、さらにそれら解決のための洗浄運転による発生ガラス固化体量と必要な最終処分場面積の増大も問題となる。本研究では吸着材としてフェロシアン化アルミニウム(AlHCF)に着目し、AlHCFの各種金属イオンに対する吸着挙動を解明し溶出と吸着の関係を理解することを目的に、AlHCFの合成と処理条件による吸着性能への影響と、金属イオンの吸着とAlHCFの溶出との関係を調査した。合成したAlHCFは模擬HLLWにおいて白金族元素とMoに対し吸着性能を示すことが分かった。各元素に対する吸着機構を調べるためPd単成分溶液での吸着試験を行った結果、Pd吸着過程で溶出したFeとAlの元素比は1:4となり、本来のAlHCF内のFeとAlの元素比3:4と異なることから、Pdの吸着だけでなく再吸着と安定化のメカニズムの存在が示唆された。
三島 理愛; 立岡 壮太郎*; 稲葉 優介*; 針貝 美樹*; 松村 達郎; 渡邊 真太*; 尾上 順*; 中瀬 正彦*; 竹下 健二*
no journal, ,
日本では高レベル放射性廃液(HLLW)をガラス固化し地下深部に最終処分する方針であるが、ガラス固化処理中に発生する、HLLW中の白金族元素の析出とMoのイエローフェーズ形成が問題になっており、さらにそれら解決のための洗浄運転による発生ガラス固化体量と必要な最終処分場面積の増大も問題となる。本研究では吸着材としてフェロシアン化アルミニウム(AlHCF)に着目し、AlHCFの各種金属イオンに対する吸着挙動を解明し溶出と吸着の関係を理解することを目的に、AlHCFの合成と処理条件による吸着性能への影響と、金属イオンの吸着とAlHCFの溶出との関係を調査した。合成したAlHCFは模擬HLLWにおいて白金族元素とMoに対し吸着性能を示すことが分かった。各元素に対する吸着機構を調べるためPd単成分溶液での吸着試験を行った結果、Pd吸着過程で溶出したFeとAlの元素比は1:4となり、本来のAlHCF内のFeとAlの元素比3:4と異なることから、Pdの吸着だけでなく再吸着と安定化のメカニズムの存在が示唆された。
