Cesium sorption onto alkaline activated materials

萩原 大樹; 高久 敦*; 佐川 浩*; 菅野 太志*; 伊藤 あずさ; 安藤 太一*; 市原 正嗣*; 渡辺 勇輔; 小荒井 一真; 加藤 潤; et al.

Proceedings of Waste Management Symposia 2026 (WM2026) (Internet), 7 Pages, 2026/03

Alkaline activated materials (AAMs) are being considered for the immobilization of radioactive materials. The aim of this study was to investigate the possible cesium sorption mechanisms of a metakaolin-based AAM that had been stored at room temperature for an extended period. To evaluate the effectiveness of a radiocesium sorption strategy, cesium sorption experiments were conducted. Subsequently, the solid samples were analyzed using various characterization techniques. The results indicate that cesium was incorporated into micrometer-size fine particles within the AAM. Cs-Na ion exchange occurs within the zeolite framework, involving the Al-O-Si and Si-O-Si bands. Overall, cesium can be effectively sorbed into the AAM that has been stored for several days.

黒雲母のセシウム保持能に対する超音波照射の影響

有阪 真

JAEA-Research 2018-014, 27 Pages, 2019/02

JAEA-Research-2018-014.pdf:1.21MB

福島第一原子力発電所事故で発生する廃棄物管理の一助とするため、土壌成分の中ではセシウムが強く保持される黒雲母を対象に、超音波照射によるセシウム保持能に対する影響を検討した。セシウム水溶液に黒雲母粉末を懸濁させたものを試料として200, 430及び950kHzの超音波を照射した。430kHzの超音波を照射した場合のみ、セシウム保持能が低下する(水相中のセシウム濃度が増加する)ことがわかった。また、今のところ再現できていないが、超音波照射により黒雲母粉末の懸濁状態の安定性が低下したり、照射を停止した後もセシウム濃度が増加し続けたりする現象を一例ずつではあるが観察した。

Cesium adsorption ability and stability of metal hexacyanoferrates irradiated with -rays

有阪 真; 渡邉 雅之; 石崎 学*; 栗原 正人*; Chen, R.*; 田中 寿*

Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 303(2), p.1543 - 1547, 2015/02

https://doi.org/10.1007/s10967-014-3710-0

不溶性フェロシアン化物は、溶液中のセシウム(Cs)を選択的に吸着する材料としてよく知られている。本研究では、不溶性フェロシアン化物類縁体であるヘキサシアノ鉄酸金属錯体塩(MHCF: M=Fe, Cu, Ni)から成るナノ粒子吸着材を対象に、線照射に対する吸着材の安定性と線照射がCs吸着能に与える影響について調べた。50300kGyの吸収線量の範囲において、線照射後の硝酸中にFe, Cu、又はNiがわずかながら検出され、吸収線量の増加に伴いそれらの濃度が増加することから、放射線分解の進行が確認された。その際、MHCF中の炭素, 窒素, 水素の組成比は維持されていた。一方、CsのMHCFへの分配係数は充分に大きな値を示し、明確な吸収線量依存性が見られなかったことから、長期の使用に耐え得ると考えられる。

Development of extraction chromatographic adsorbent using alkylpyridinedicarboxyamides as extractant for separation of trivalent minor actinides from lanthanides; Stability and separation ability against nitric acid exposure and -ray irradiation

有阪 真; 渡邉 雅之; 須郷 由美; 小林 久実子*; 金尾 修*; 木村 貴海

Journal of Nuclear Science and Technology, 51(4), p.457 - 464, 2014/04

https://doi.org/10.1080/00223131.2014.874301

3価アクチノイドとランタノイドの実用的な分離法の開発に向けて、ピリジンアミドを用いる抽出クロマト法を検討した。カラム分離操作中における硝酸接触や線照射による吸着剤の性能低下は非常に小さいことが確かめられた。また、カラム分離の際の最適条件として溶離液は5M硝酸、溶離速度は0.1mL/minと決定した。

New alkyl-pyridinedicarboxyamides as extractants for separation of trivalent minor actinides from fission products by extraction chromatography

有阪 真; 渡邉 雅之; 木村 貴海

Radiochimica Acta, 101(11), p.711 - 717, 2013/11

https://doi.org/10.1524/ract.2013.2086

高レベル廃液から3価マイナーアクチノイドを分離するために、抽出クロマトグラフ法に適用する抽出剤アルキルピリジンジカルボキシアミド(R-PDA)を合成した。R-PDAをアンバーライトXAD樹脂上に担持することで吸着剤として用いた。調製した吸着剤は、3-5Mの高濃度硝酸条件下において、Am(III)及びEu(III)に対する適度な吸着性能と両者間の適度な分離性能を示した。硝酸との接触による吸着剤の劣化、すなわちR-PDAの吸着剤からの溶出は、R-PDAの側鎖アルキル基を長くすることにより抑制できることを明らかにした。また、Eu(III)の吸着平衡データをラングミュアー等温線モデルにより解析し、その吸着容量を24.2mg Eu/gと決定した。

Preparation of a film of copper hexacyanoferrate nanoparticles for electrochemical removal of cesium from radioactive wastewater

Chen, R.*; 田中 寿*; 川本 徹*; 浅井 幸*; 福島 千賀子*; 栗原 正人*; 渡邉 雅之; 有阪 真; 南川 卓也

Electrochemistry Communications, 25, p.23 - 25, 2012/11

https://doi.org/10.1016/j.elecom.2012.09.012

初めて水分散性銅ヘキサシアノ鉄酸(CuHCF)インクを合成し、そのナノ粒子を放射性廃液からのセシウムを電気化学的に除去するために、電極上にコートした。セシウムの取りこみは陽極と陰極間の電位スイッチにより制御することができた。広いpH範囲(0.2-8.9)で効率的にセシウムの除去が可能であり、放射性廃液処理に有効な方法であることを示唆している。合成されたCuHCFナノ粒子は、簡易印刷法と同様、簡便かつ一様に電極上に湿式コートされるため、低予算でパターンやサイズを実現可能である。これは、大きなサイズの吸着電極をカラム中に作製することで、放射性廃棄物からのセシウムの除去において、連続除去、リサイクル可能な分離法を提示することができることを示している。

Thermodynamic and spectroscopic studies on Am(III) and Eu(III) in the extraction system of -tetraoctyl-3-oxapentane-1,5-diamide in -dodecane/nitric acid

有阪 真; 木村 貴海

Solvent Extraction and Ion Exchange, 29(1), p.72 - 85, 2011/02

https://doi.org/10.1080/07366299.2011.539127

3価f-元素であるアメリシウム及びユウロピウムの-テトラオクチル-3-オキサペンタン-1,5-ジアミド(TODGA)を用いた抽出反応に関する熱力学的パラメータ(, , )を決定した。TODGAによるそれらの抽出反応は、オクチル(フェニル)-,-ジイソブチルカルバモイルメチルフォスフィンオキサイド(CMPO)やジヘキシル--ジエチルカルバモイルメチルフォスフォネート(DHDECMP)によるものに比べ、より発熱的であった。抽出剤によるの違いは抽出剤と金属イオンの結合様式すなわち二座配位か三座配位かの違いに帰結された。また、蛍光寿命の測定から抽出されたユウロピウムの内圏は完全に脱水和され、TODGAやNOにより占められていることがわかった。

Separation of trivalent actinides from lanthanides by impregnated resin with new N,N'-dialkyl-N,N'-diphenylpyridine-2,6-dicarboxyamides

渡邉 雅之; 有阪 真; 木村 貴海

Proceedings of 10th OECD/NEA Information Exchange Meeting on Actinide and Fission Product Partitioning and Transmutation (CD-ROM), 5 Pages, 2010/00

N,N'-ジアルキル-N,N'-ジフェニルピリジン-2,6-ジカルボキシアミド(PDA)は、ピリジン環に二つのアミド基が結合したものである。この配位子は高い硝酸酸性条件下でアクチノイドに適度な選択性を有する。これを樹脂に含浸させる目的で新規にアルキル基の異なるPDAを4種合成し、アルキル基の長さにより樹脂からの漏出を抑えられることを示した。オクチル基を有するPDAを含浸させた樹脂を用いたカラムクロマトグラフを行い、希土類からの3価アクチノイドの分離について詳細に調べた。

Toward innovative actinide separation processes; Sequential reduction scheme of uranium, neptunium, and plutonium in 3M HNO by external ultrasound irradiation

虎石 貴; 木村 貴海; 有阪 真

Journal of Nuclear Science and Technology, 44(9), p.1220 - 1226, 2007/09

https://doi.org/10.3327/jnst.44.1220

本論文では外部超音波照射による新規なアクチノイドの原子価調整法について報告する。水に対する超音波照射は還元剤及び酸化剤として働く水素ラジカルやOHラジカルの生成をもたらす。これらを利用してアクチノイドの原子価を調整するという試みは以前よりなされていたが、アクチノイドの分離に必要な酸化還元力を得ることは不可能とされていた。われわれは最近、貴金属触媒が超音波によって誘起される化学反応を著しく増強することを発見し、例えば還元が困難とされる6価ウランを4価へと還元することを可能にした。今回、この超音波誘起還元技術をアクチノイド分離プロセスへ応用すべく、3M硝酸中における6価のウラン,ネプツニウム及びプルトニウムの逐次的な還元スキームを開発し、その技術的成立性を確認した。

Spectroscopic and electrochemical properties of europium(III) ion in hydrophobic ionic liquids under controlled condition of water content

永石 隆二; 有阪 真; 木村 貴海; 北辻 章浩

Journal of Alloys and Compounds, 431(1-2), p.221 - 225, 2007/04

https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2006.05.048

イオン液体(IL)中でのユウロピウムEu(III)イオンの配位状態とその物理化学的挙動を解明するため、負イオン(bis(trifluoromethanesulfonyl)imide=tfsi)と正イオン(イミダゾリウム又はアンモニウム)から構成される疎水性IL中で、Eu(III)の分光及び電気化学特性を水分量の関数として調べた。分光学的研究では、発光寿命から決定したEu(III)の内圏水和数の増加とともに、Eu(III)の配位子場の非対称性を示す発光スペクトルのピーク強度比が減少した。水和数9の場合Eu(III)がIL中で水和イオンのような分光特性を示すこと,水和数9未満でtfsiイオンがEu(III)への内圏配位と励起Eu(III)の消光に関与することを明らかにした。電気化学的研究では、Eu(III)/(II)の酸化波又は還元波を測定し、水溶液での結果と比較して、ピーク電位の正側へのシフトとピーク電流の減少をIL中で確認した。これらは、Eu(II)が水溶液中に比べ安定に存在できること、IL中でのEuの動きがILのイオン対により阻害されることを示す。