高レベル廃棄物地層処分システムの設計研究, IV; 概要報告書, 昭和58年度

荒 弘重*; 福光 健二*; 飯塚 友之助*; 石井 卓*; 泉谷 泰志*; 今津 雅紀*; 櫨田 吉造*; 長谷川 誠*; 前田 政也*; 矢部 幸男*; et al.

PNC TJ199 84-04VOL1, 20 Pages, 1984/03

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地層処分場の処分ピットの間隔は小さいことが経済性や施設規模の面から望ましいが,固化体は発熱体なので許容上限岩盤温度に見合う間隔を設けなければならない。冷却貯蔵期間・埋設密度・岩盤熱物性が異なる場合について軸対象熱伝導解析と3次元熱伝導解析を行なって,許容上限岩盤温度を100とした場合の処分ピット間隔を次のように得た。・固化後30年貯蔵した後に埋設する場合:ピット間隔84m・固化後100年以上貯蔵した後に埋設する場合:ピット間隔2mさらに,施設のスケールファクター(1万本,2万本,4万本),岩盤の種類(硬岩,軟岩),冷却貯蔵期間(30年,100年,500年)を変えた中から6案の処分しせつ設計し,コストを概算した結果,固体化1本当りの処分コストは3600万本/本(貯蔵期間100年以上,硬岩の場合)から8000万円/本(貯蔵期間30年以上,軟岩の場合)と推定された。また,岩盤内空洞の地震時の被災例,観測例および安定性に対する解析的研究例について文献調査した結果,良好な岩盤に堀削した空洞の耐震性の高さが明らかとなった。なお,昭和55年58年度の研究開発成果について総括し,報告書は2分冊に分けて作成した。

氷粒ブラスト装置の設計研究; 昭和58年度

清水 信*; 木室 晴視*; 綾部 統夫*; 河野 保昌*; 宮原 修二*; 山下 三郎*; 金沢 和夫*; 林 三雄*; 吉崎 正人*

PNC TJ118 83-05VOL1, 42 Pages, 1984/03

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氷粒ブラスト法について,ブラスト性能ならびに適用性についての試験検討を行い,これをもとに氷粒ブラスト装置の概念設計を実施した。除染性能に関しては,性能に影響を及ぼすと考えられるブラスト圧力,氷/ドライアイス混合比等をパラメータとして模擬試験片への投射実験を実施し,最適ブラスト条件の把握を行うと同時に除染機構の推定を行った。氷粒ブラスト装置をアルファ除染セルならびにグロ沍プボックスへの適用性の調査を行うと共に,剥離物の廃棄物処理系への移行量について実験にて確認を行った。又投射時に氷粒ブラスト装置が発する騒音について調査を行い騒音の低減化について検討を行った。以上の調査検討に装置上の検討を加えアルファ除染セルに設置する氷粒ブラスト装置の概念設計を実施した。

ジグリコールアミド酸の環状化と抽出分離に及ぼす影響

下条 晃司郎; 矢部 誠人; 岡村 浩之; 大橋 朗*; 長縄 弘親

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本研究では、大環状化合物であるカリックス[4]アレーンにジグリコールアミド酸(DGAA)を導入した新規抽出剤(tBu[4]DGAA)を合成し、ランタノイドの抽出実験を行った。また、環状構造ではない単量体ドデシルジグリコールアミド酸(C12DGAA)を合成し、tBu[4]DGAAと抽出分離能を比較した。C12DGAAはランタノイドをpH 4以上で定量的に抽出するが、ランタノイド間の分離能が小さかった。一方、tBu[4]DGAAは中・重希土をpH 1.5以上で、軽希土をpH 2.5以上で定量的に抽出可能であり、C12DGAAに比べて大幅に抽出能が向上した。また、tBu[4]DGAAは重希土中希土軽希土の順に選択性を示し、C12DGAAに比べて分離能も向上した。このような抽出能および分離能の増大は、環状構造によるキレート効果およびサイズ認識効果に起因していることが示唆される。

ジグリコールアミド酸の環状化によるランタノイドの高効率抽出分離

矢部 誠人; 岡村 浩之; 西連地 志穂; 大橋 朗*; 長縄 弘親; 下条 晃司郎

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ジグリコールアミド酸(DGAA)型抽出剤を開発し、ランタノイド(Ln(III))に対して高い抽出分離能を示すことを報告した。本研究では、より高い抽出分離能を有する抽出剤を開発するために、カリックス[4]アレーンにDGAA部位を導入した新規抽出剤(Bu[4]DGAA)を合成し、ランタノイドの抽出実験を行った。また、環状構造ではない単量体ドデシルジグリコールアミド酸(CDGAA)を合成し、Bu[4]DGAAと抽出分離能を比較した。さらに、金属錯体の蛍光寿命とH NMRを測定し、錯体構造について検討した。Bu[4]DGAAおよびCDGAAを用いたランタノイドの抽出におけるpH依存性を調べたところ、CDGAAはランタノイドをpH4以上で定量的に抽出するが、ランタノイド間の分離能が小さいことがわかった。一方、Bu[4]DGAAは中・重希土をpH 1.5以上で、軽希土をpH2.5以上で定量的に抽出可能であり、CDGAAに比べて大幅に抽出能と分離能が向上した。またスロープ解析から、Bu[4]DGAAおよびCDGAAによる抽出平衡式(それぞれ、Ln + Bu[4]DGAA Ln(Bu[4]DGAA) + 3H, Ln + 3CDGAA Ln(CDGAA) + 3H)が明らかとなった。さらに、金属錯体の蛍光寿命から水和数がゼロであり、H NMR測定からDGAA部位のエーテル,カルボン酸がランタノイドに結合していることが示唆された。

ジグリコールアミド酸を基本骨格とした抽出剤の改良と網羅的検討

藤原 伊織; 矢部 誠人; 岡村 浩之; 大島 達也*; 馬場 由成*; 長縄 弘親; 下条 晃司郎

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溶媒抽出において、金属イオンを抽出する際に重要となるのが抽出剤である。抽出剤に求められる性能は、目的金属イオンに対して、高い錯体形成能と選択性を有することである。以前、我々はジアルキル型ジグリコールアミド酸N, N-dioctyldiglycolamic acid (DODGAA)が様々な金属イオンに対して高い抽出分離能を有することを報告した。本研究では、モノアルキル型ジグリコールアミド酸N-dodecyldiglycolamic acid (C12DGAA)を合成し、DODGAAの抽出挙動と比較することによって、2級アミドと3級アミドの抽出性の違いを調べた。その結果、C12DGAAはDODGAAと同様に重希土類に対して選択性を示した。これはランタノイド収縮により重希土類ほど電荷密度が大きくなり、アニオン性の抽出剤との間に強い静電的相互作用が働くためだと考えられる。また、各ランタノイドに対する抽出能は、DODGAAの方が優れていた。DODGAAのアミド結合のN原子は3級であるのに対し、C12DGAAは2級である。2級アミド結合R-NH-C=Oは、R-N=C-OHとの共鳴安定化によりC=Oの配位結合力が弱まり、抽出能が低下したと考えられる。

酸解離型ジアミド系配位子を用いた金属イオンの網羅的抽出特性の検討

下条 晃司郎; 矢部 誠人*; 杉田 剛; 岡村 浩之; 大橋 朗*; 長縄 弘親

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溶媒抽出法は有価金属の回収や有害金属の除去といった様々な金属イオンの分離において有効な技術である。溶媒抽出法では、使用する抽出剤が分離効率の鍵を握るため、これまで様々な抽出剤が開発されてきた。しかしながら、そのほとんどが学術的な機能を重視し、製造コストやアルカン溶媒への溶解性に問題を抱えているため、実用化された例は皆無である。以前、我々はモノアミドとカルボン酸をエーテルで連結したジグリコールアミド酸型抽出剤(DODGAA)を安価に製造し、工業用抽出剤より優れた抽出分離能を有することを報告した。本研究では、さらに抽出分離能を改善するため、ジアミドとカルボン酸を窒素ドナーで連結した新規抽出剤(TONTADA)を合成し、抽出特性を調査した。その結果、TONTADAはDODGAAに比べて、卑金属からCu(II), Ni(II), Co(II)のような有価金属を選択的に抽出可能であることを明らかにした。

四座配位構造を持つ酸解離型ジアミド系配位子の開発と抽出特性の網羅的検討

下条 晃司郎; 杉田 剛; 矢部 誠人*; 岡村 浩之; 大橋 朗*; 長縄 弘親

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溶媒抽出法は有価金属の回収や有害金属の除去といった様々な金属イオンの分離において有効な技術である。以前、我々はモノアミドとカルボン酸をエーテルで連結したジグリコールアミド酸型抽出剤(DODGAA)を安価に製造し、工業用抽出剤より優れた抽出分離能を有することを報告した。本研究では、さらに抽出分離能を改善するため、ジアミドとカルボン酸を窒素ドナーで連結した新規抽出剤(TONTADA)を合成し、56種の金属に対する抽出特性を網羅的に調査した。その結果、TONTADAはDODGAAや市販抽出剤に比べてSc(III), Cu(II), Ni(II), Co(II), In(III), Ga(III), Hg(II), 白金族金属, Hf(IV), V(V), Mo, W(VI), Re(VII)など様々なレアメタルに対して高い抽出分離能を示した。

酸解離型ジアミド系配位子によるInおよびGaの抽出分離と錯体構造の解明

下条 晃司郎; 矢部 誠人*; 池田 茉莉*; 平山 直紀*; 幅田 揚一*

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InおよびGaはディスプレイや半導体などに使用される重要な元素である。しかし、InとGaはZn鉱床に微量に含まれる極めてレアな金属であり、Zn鉱床から微量のInとGaを選択的に分離回収する技術が望まれている。我々はこの問題を解決すべく新規抽出剤ニトリロ酢酸ジアミド型配位子(TONAADA)を開発し、模擬Zn鉱床(Zn, Al, In, Gaの混合水溶液)からIn, Gaの抽出分離を検討した。その結果、In Ga Zn Alの順に高い選択性を示し、1段の抽出でZn, AlからIn, Gaを分離回収できることを明らかにした。また、単結晶X線回折によって、錯体構造を解明した結果、InとTONAADAが1:2錯体を形成していることを解明した。