Modeling the extraction of bound rubber from silica-filled styrene-butadiene rubber with toluene

田村 由起子*; 荒川 勝利*; 竹中 幹人*; 中西 洋平*; 藤波 想*; 柴田 基樹*; 山本 勝宏*; 宮田 登*; 山田 雅子*; 瀬戸 秀紀*; et al.

Polymer, 333, p.128662_1 - 128662_8, 2025/08

https://doi.org/10.1016/j.polymer.2025.128662

To investigate the relationship between the mechanical properties of silica-filled styrene-butadiene rubber (SBR) and the amount of bound rubber at the filler/rubber interface, the polymer matrix was extracted from silica-filled SBR using toluene at room temperature. In this study, this extraction process was reproduced by leaching a thermally annealed SBR layer deposited on a Si substrate in toluene at room temperature, where the adsorption layer of the SBR was grown at the interface with the substrate by thermal annealing. The SBR adsorption layer on the Si substrate has two-layer structures consisting of an inner and outer adsorption layers, which correspond to the tightly and loosely bound rubbers on the filler surface of the silica-filled SBR, respectively. For the sample annealed for less than 6 h, the outer adsorption layer, loosely bound to the substrate, was easily leached in toluene for 5 min, leaving only the inner adsorption layer on the substrate. For the samples annealed for more than 24 h, a large portion of the outer adsorption layer remained on top of the inner adsorption layer as a terrace structure. However, even for the sample annealed for 24 h, treating with toluene for 24 h completely leached the outer adsorption layer from the inner adsorption layer, although the inner adsorption layer remained on the substrate. It was found that the loosely bound rubber in the silica-filled SBR could be easily extracted from the filler surface, along with the free polymer chains in the polymer matrix during extraction with toluene at room temperature. In contrast, the tightly bound rubber was not leached by toluene at room temperature. This may be because the interfacial polymer chains within approximately 1 nm of the substrate surface were strongly constrained to the substrate, and even toluene molecules were excluded.

Linking combustion-derived magnetite and black carbon; Insights from magnetic characterization of PM in downwind East Asia

土屋 望*; 池盛 文数*; 川崎 一雄*; 山田 怜奈*; 畑 光彦*; 古内 正美*; 岩本 洋子*; 兼保 直樹*; 定永 靖宗*; 渡邊 隆広; et al.

Environmental Science & Technology, 59(21), p.10400 - 10410, 2025/05

https://doi.org/10.1021/acs.est.4c14187

本研究では、能登地方で採取したPM2.5の磁気、安定炭素同位体比、放射性炭素、バイオマスバーニングの有機マーカー等を調査した。特に、磁気と炭素性物質の情報をもとにPM2.5発生源に関する新たな環境指標を提唱した。

福島第一原子力発電所事故後10年間のJAEA大洗原子力工学研究所における環境放射線モニタリングデータ

井上 雄貴; 山田 純也; 浜口 拓; 瀬谷 夏美; 武藤 保信; 野原 尚史; 大石 哲也; 橋本 周

JAEA-Data/Code 2024-017, 109 Pages, 2025/03

JAEA-Data-Code-2024-017.pdf:4.54MB

東京電力福島第一原子力発電所事故後の2011年3月から2021年3月までの約10年間の大洗原子力工学研究所周辺の環境放射線モニタリング結果について考察するとともに、モニタリングデータを付録に収録した。このほか、実測結果に基づく環境移行パラメータとして、沈着速度、再浮遊係数、濃縮係数及び分配係数を計算した。

Luminescence of samarium complexes in -tetraoctyl diglycolamide solvent induced by hydrogen ion beam

中原 将海; 石井 保行*; 山縣 諒平*; 山田 尚人*; 江夏 昌志*

QST-M-52; QST Takasaki Annual Report 2023, P. 47, 2025/03

https://www.qst.go.jp/site/archives/1110.html

高レベル放射性廃液からAm及びCmを回収のために抽出溶媒や分離プロセスの研究が行われている。効率的な有機溶媒からのAm及びCmの逆抽出のために荷電粒子誘起発光による錯体構造の解析及び評価を試みている。本研究では、マイナーアクチニドの模擬物質としてSmを使用し、構造評価のためにHイオンビーム照射による-テトラオクチルジグリコールアミド有機溶媒中のSm錯体の荷電粒子誘起発光スペクトルを測定した。

Assessment of individual external exposure doses based on environmental radiation in areas affected by the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station accident

佐藤 里奈; 吉村 和也; 眞田 幸尚; 三上 智; 山田 勉*; 中曽根 孝政*; 金井塚 清一*; 佐藤 哲朗*; 森 翼*; 高木 毬衣*

Environment International, 194, p.109148_1 - 109148_8, 2024/12

https://doi.org/10.1016/j.envint.2024.109148

周辺線量当量による個人の外部被ばく線量評価は、個人線量計が適用できない、予測的及び遡及的な評価に用いられる。しかし、様々なパラメータを用いるため個人線量測定による評価よりも誤差を含む傾向がある。そこで本研究では、周辺線量当量から個人の外部被ばく線量を精度良く評価するため、生活パターンと、建物や乗り物による遮蔽効果を考慮して実効線量を評価するモデルを作成した。モデルパラメータは、2020から2021年に福島第一原子力発電所の被災地域で測定した屋内外の環境放射線のロバストなデータセットを基に評価した。モデルの精度は、2020年に福島県内で測定した106人日の個人線量と比較し評価した。モデルによる推定実効線量は、実測個人線量をよく表し、モデルが個人線量計と同様に個人の被ばく線量推計に活用できることが示された。さらに、このモデルは、環境放射線データを用いることで、個人の被ばく線量を予測的及び遡及的に精度良く評価でき、放射線防護に有用なツールである。

Surface depth analysis of chemical changes in random copolymer thin films composed of hydrophilic and hydrophobic silicon-based monomers induced by plasma treatment as studied by hard X-ray photoelectron spectroscopy and neutron reflectivity measurements

山本 勝宏*; 今井 達也*; 河合 純希*; 伊藤 恵利*; 宮崎 司*; 宮田 登*; 山田 悟史*; 瀬戸 秀紀*; 青木 裕之

ACS Applied Materials & Interfaces, 16(48), p.66782 - 66791, 2024/11

https://doi.org/10.1021/acsami.4c17393

In this study, a silicon-based copolymer, poly(tris(trimethylsiloxy)-3-methacryloxypropylsilane)-co-poly(N,N-dimethyl acrylamide), thin film was subjected to plasma surface treatment to make its surface hydrophilic (biocompatible). Neutron reflectivity (NR) measurement of the plasma-treated thin film showed a decrease in the film thickness (etching width: similar to 20 nm) and an increase in the scattering length density (SLD) near the surface (similar to 15 nm). The region with a considerably high SLD adsorbed water (DO) from its saturated vapor, indicating its superior surface hydrophilicity. Nevertheless of the hydrophilicity, the swelling of the thin film was suppressed. Hard X-ray photoelectron spectroscopy (HAXPES) performed at various takeoff angles revealed that the thin-film surface (similar to 20 nm depth) underwent extensive oxidation. NR and HAXPES analysis quantitatively yielded the depth profiling of elemental compositions in a few tens of nm scale. Si oxidation and hydrogen elimination (probably CH groups) in the vicinity of the surface region increased the SLD and decreased the hydrophobicity. A combination of Soft X-ray photoelectron spectroscopy and NR measurements revealed the surface chemical composition and mass density. It was considered that the surface near the film was chemically composed close to SiO, forming a gel-like (three-dimensional network) structure that is hydrophilic and suppresses swelling due to moisture, indicating it can be expected to maintain stable hydrophilicity on the film surface.

Fluorous and organic extraction systems; A Comparison from the perspectives of coordination structures, interfaces, and bulk extraction phases

上田 祐生; Micheau, C.; 阿久津 和宏*; 徳永 紘平; 山田 雅子*; 山田 悟史*; Bourgeois, D.*; 元川 竜平

Langmuir, 40(46), p.24257 - 24271, 2024/11

https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.4c02268

本研究では、パーフルオロヘキサン中のフルオラスリン酸エステル(TFP)からなるフルオラス抽出系において、n-ヘキサン中の有機リン酸エステル(THP)からなる類似の有機抽出系と比較して、より高い金属イオン抽出性能に寄与する主要因を分子レベルで理解するために、硝酸溶液からのZr(IV)イオンの抽出の巨視的挙動を微視的構造情報と相関させた。拡張X線吸収微細構造、中性子反射率測定、中性子小角散乱により、それぞれZr(IV)イオン周辺の局所配位構造、界面における抽出剤分子の蓄積、バルク抽出相における抽出剤分子の構造が明らかになった。その結果、いずれの抽出系においても、界面には抽出剤分子はあまり蓄積しなかった。フルオラス抽出系では、硝酸との接触により凝集体が形成され、Zr(IV)抽出後も残存した。一方、有機抽出系では、二量体のみが形成された。Zr(IV)イオン周辺の局所的な配位構造とバルク抽出相における抽出剤分子の構造の違いが、フルオラス抽出系における高いZr(IV)抽出性能に寄与していると推測している。特に、フルオラス相中のZr(IV)濃度が増加しても凝集体の大きさはほとんど変化せず、これはフルオラス抽出系で相分離が起こらないことと密接に関係していると考えられる。

Dissociative adsorption of supersonic CHCl on Cu oxide Surfaces; CuO(111) and bulk CuO precursor "29"; Structure on Cu(111)

林田 紘輝*; 津田 泰孝; 村瀬 菜摘*; 山田 剛司*; 吉越 章隆; Dio, W. A.*; 岡田 美智雄*

Applied Surface Science, 669, p.160475_1 - 160475_6, 2024/10

https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2024.160475

To examine the elementary steps of the Rochow-Mller process, we subjected copper oxides, viz., CuO(111) and the bulk CuO precursor "29" -structure on Cu(111), to supersonic molecular beams (SSMB) of CHCl. The SSMB energies range from 0.5-1.9 eV. We then employed X-ray photoemission spectroscopy (XPS) in conjunction with synchrotron radiation (SR) to determine the resulting adsorbed species present. We identified two reaction paths, viz., Reaction I and Reaction II, with one prevailing over the other depending on exposure conditions. Reaction I involves the dissociative adsorption of CHCl. In Reaction II, CHCl dissociates with Cl as the prevailing adsorbed species (higher than that of adsorbed carbonaceous species, as observed for Reaction I). For the incident energy and exposure conditions considered, we found Reaction II as the prevailing reaction path for CHCl reaction on both CuO(111) and the "29" -structure on Cu(111).

Uranium-plutonium-oxygen phase diagram; Investigating the solvus of fluorite's exsolution

Vauchy, R.; 廣岡 瞬; 堀井 雄太; 小笠原 誠洋*; 砂押 剛雄*; 山田 忠久*; 田村 哲也*; 村上 龍敏

Journal of Nuclear Materials, 599, p.155233_1 - 155233_11, 2024/10

https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2024.155233

UPuO (y=0.30および0.45)およびPuOにおける蛍石の溶出/再結合は、示差走査熱量測定を使用して調査された。結果は、プルトニアを除いて、文献データと比較的よく一致している。我々の値は、Pu-Oの混和ギャップの臨界温度が以前に報告されたものより3050K低いことを示している。最後に、体系的な実験手順により、低化学量論的U0PuO、UPuO、およびPuO二酸化物に存在するソルバスの軌跡を精密化することができた。

地質環境の長期安定性に関する研究 年度計画書(令和6年度)

丹羽 正和; 島田 顕臣; 浅森 浩一; 末岡 茂; 小松 哲也; 中嶋 徹; 小形 学; 内田 真緒; 西山 成哲; 田中 桐葉; et al.

JAEA-Review 2024-035, 29 Pages, 2024/09

JAEA-Review-2024-035.pdf:1.24MB

本計画書では、高レベル放射性廃棄物の地層処分技術に関する研究開発のうち、深地層の科学的研究の一環として実施している地質環境の長期安定性に関する研究について、第4期中長期目標期間(令和4年度令和10年度)における令和6年度の研究開発計画を取りまとめた。本計画の策定にあたっては、これまでの研究開発成果や大学等で行われている最新の研究成果に加え、地層処分事業実施主体や規制機関等の動向を考慮した。研究の実施にあたっては、地層処分事業における概要・精密調査や国の安全規制に対し研究成果を適時反映できるよう、(1)調査技術の開発・体系化、(2)長期予測・影響評価モデルの開発、(3)年代測定技術の開発の三つの枠組みで研究開発を推進する。