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論文

Pyrochemical reprocessing of nitride fuels

白井 理*; 山名 元*; 岩井 孝; 荒井 康夫

Proceedings of Nuclear Fuel Cycle Technologies Closing the Fuel Cycle (CD-ROM), 7 Pages, 2003/00

窒化物燃料の乾式再処理に関する研究成果をレビューする。起電力測定で求めたUN, NpN及びPuNの塩化物溶融塩中での平衡電位は、各々の窒化物に関する熱力学的諸量からの評価値とほぼ一致した。また、UN, NpN, PuNを陽極として定電位差電解を行い、陰極にアクチノイドを回収することに成功した。講演では、今後の研究課題についても議論する予定である。

論文

New method for the separation of actinide ions by controlled-potential electrolysis at the interface between aqueous and organic solutions

北辻 章浩; 青柳 寿夫; 木村 貴海; 吉田 善行; 工藤 博司*; 木原 壮林*

Journal of Nuclear Science and Technology, 39(Suppl.3), p.259 - 262, 2002/11

https://doi.org/10.1080/00223131.2002.10875457

定電位電解により水相中のイオンを有機相に定量的に移動させることに成功し、これを液々界面イオン移動定電位電解法(CPE)と名付けた。また、電解後の両相のイオン濃度を放射化学的に定量することにより、印加した界面電位差と電解による目的イオンの移動量との関係曲線を、高感度かつ選択的に記録できることがわかった。同法をUO$$_{2}^{2+}$$, Am$$^{3+}$$等アクチノイドイオンの移動反応研究に適用し、これらイオンのイオン移動ギブスエネルギーを決定した。また、ビスジフェニルフォスフォリルメタンをイオン移動促進剤とする促進イオン移動反応系に適用し、UO$$_{2}^{2+}$$がUO$$_{2}$$(BDPPM)$$_{3}^{2+}$$として水相から有機相へイオン移動すること等を明らかにした。得られたイオン移動電位は、イオン固有のものであり、この差を利用すると、定電位電解により、Cs$$^{+}$$/UO$$_{2}^{2+}$$, Cs$$^{+}$$/Am$$^{3+}$$, UO$$_{2}^{2+}$$/Am$$^{3+}$$を選択的に分離できることがわかった。

報告書

電池活物質としてのアクチノイドの有効利用; 電池活物質としてのウランの有効利用, 原子力基礎研究 H10-034-2 (委託研究)

山名 元*; 森山 裕丈*; 浅野 秀樹*; 塩川 佳伸*; 山村 朝雄*; 長谷川 一希*; 木村 昭裕*; 梅北 哲史*

JAERI-Tech 2002-018, 33 Pages, 2002/03

JAERI-Tech-2002-018.pdf:1.95MB

アクチノイド元素の電池活物質としての有効な利用法を切り開く研究開発の一環として、溶融塩系ウランレドックスフロー電池あるいはそれに代わるアラン溶融塩電池概念について検討を行った。塩化物溶融塩を用いた「U(Bi)-Cl$$_{2}$$」電池に着目し、その基礎特性評価のために、UCl$$_{3}$$の代替としてのLaCl$$_{3}$$を用いて電気化学的特性を調べた。起電力法により、液体Bi中でのランタニド金属の活量係数を調べた。サイクリックボルタンメトリーによりLaの電解特性,固体陰極への電解析出特性,液体BiへのLaの還元溶解特性,BiCl$$_{3}$$とLaCl$$_{3}$$の同時析出による金属間化合物の形成に伴う還元波の特性,などを調べた。また、溶融塩中のウランの溶存状態分析を行うために、溶融塩紫外可視吸光分光系を構築し、NdCl$$_{3}$$の吸収スペクトルの測定により同系の特性を調べた。

報告書

電池活物質としてのアクチノイドの有効利用, 原子力基礎研究 H10-034-1 (委託研究)

塩川 佳伸*; 山村 朝雄*; 渡邊 宣隆*; 梅北 哲史*

JAERI-Tech 2002-017, 50 Pages, 2002/03

JAERI-Tech-2002-017.pdf:2.69MB

U,Np,Pu,Amの電気化学的性質を電池活物質としての観点から検討した。熱力学的性質と電極反応速度に関する理論的及び実験的検討から、Npが水溶液系で、Uが非プロトン性溶媒系で、陽極としてVI価/V価の酸化還元対,負極としてIV価/III価の酸化還元対を用いることによって、電力貯蔵のためのレドックスフロー電池の活物質として利用できることを明らかにした。この電池は次のように表せる; Electrode(-)$$mid$$An$$^{3+}$$,An$$^{4+}midmid$$AnO$$_{2}^{+}$$, AnO$$_{2}^{2+}mid$$Electrode(+)。Np(VI)/Np(V)とNp(IV)/Np(III)の標準電極反応速度,Np電池の開回路電圧をサイクリック・ボルタンメトリーにより評価し、Np電池の実証を行った。新規配位子を含むUの$$beta$$-ジケトン錯体のサイクリック・ボルタンメトリーからU錯体のU(VI)/U(V)とU(IV)/U(III)の酸化還元の電位及び機構を明らかにし、配位子の電子供与性とともにU電池の開回路電圧が増加することを見いだした。

論文

New field of actinides solution chemistry; Electrochemical study on actinide ion Transfer at the Interface of two immiscible electrolyte solutions

北辻 章浩; 吉田 善行; 工藤 博司*; 木原 壮林*

Analytical Sciences (CD-ROM), 17(Suppl.), p.329 - 331, 2002/03

アクチノイドイオンの溶液化学の研究に新しい分野を切り拓く「水相/有機相界面でのイオン移動反応」について、基礎研究の現状と応用、今後の課題等について概説する。特に演者らの研究グループで最近開発に成功した、液々界面定電位電解法(CPEITIES)について、その特色と優位性を明らかにし、同法を用いてウラン(VI),アメリシウム(III)イオン等の水相から有機相へのイオン移動エネルギーを決定した結果を述べる。さらにCPEITIESを用いて、ウラン(VI),プルトニウム(III)イオンの水相から有機相への移動が多座配位フォスフィンオキサイドが共存することによって大きく促進されることを見いだした結果、及びアクチノイドイオンと促進剤との錯形成定数を算出した結果を述べる。さらに、イオン移動電気化学反応に基づく、新規な電解イオン移動分離法,及びアクチノイドイオンセンサーの開発について展望を明らかにする。

論文

Voltammetric study on transfer of UO$$_{2}^{2+}$$ across the interface between aqueous and nitrobenzene solutions in the presence of Octyl(phenyl)-N,N-diisobutylcarbamoyl-methyl-phosphine oxide (CMPO)

Ying, M.*; 北辻 章浩; 木村 貴海; 吉田 善行

Journal of Nuclear and Radiochemical Sciences, 2(1-2), p.11 - 15, 2001/12

https://doi.org/10.14494/jnrs2000.2.11

中性子配位子CMPOをイオン移動促進剤とするUO$$_{2}^{2+}$$の水相/有機相界面での促進イオン移動を、液々界面イオン移動ボルタンメトリーあるいは同ポーラログラフィーにより調べた。UO$$_{2}^{2+}$$の水相からニトロベンゼン(NB)相へのイオン移動は、有機相にCMPOを加えることにより大きく促進され、そのイオン移動反応は非可逆な特性を示した。このUO$$_{2}^{2+}$$の非可逆な界面移動はUO$$_{2}^{2+}$$-CMPO錯体の水相/NB相界面への吸脱着反応が律速過程であるためと考えられる。サイクリックボルタンメトリー(CV)測定においてUO$$_{2}^{2+}$$の促進イオン移動電位はCV測定前の静置時間に依存し、静置時間の増加とともに正電位側にシフトした。CMPOのプロトン付加反応と、それに伴うHCMPO$$^{+}$$と対アニオン(TPhB$$^{-}$$)のイオン対生成物の水相/NB相界面への蓄積により、界面付近におけるCMPO濃度が減少するためにこの電位シフトが起こると結論した。

論文

Electrode reaction of the Pu$$^{3+}$$/Pu couple in LiCl-KCl eutectic melts; Comparison of the electrode reaction at the surface of liquid Bi with that at a solid Mo electrode

白井 理; 飯塚 政利*; 岩井 孝; 荒井 康夫

Analytical Sciences, 17(1), p.51 - 57, 2001/01

https://doi.org/10.2116/analsci.17.51
 被引用回数：50 パーセンタイル：81.6(Chemistry, Analytical)

PuCl$$_{3}$$を含むLiCl-KCl中でのPu$$^{3+}$$/Puの酸化還元について723,773及び823Kにおいてボルタンメトリー及びポテンシャルメトリーにより調べた。固体電極を用いた場合には、Pu$$^{3+}$$/Puの酸化還元電位は、E$$^{0}$$$$_{Pu^{3+}/Pu}$$=-2.232+0.00094$$times$$T(V vs. Ag/Ag Cl)であった。液体Bi電極を用いた場合には、Pu$$^{3+}$$/Puの酸化還元電位が約0.56V正側へシフトした。これは、液体Bi中でPuBi$$_{2}$$が形成し、Puの活量が減少したためであると考えられる。既報のPuBi$$_{2}$$の生成自由エネルギーと電位のシフト分から換算されるエネルギーはほぼ一致することが判明した。

論文

Electrolysis of plutonium nitride in LiCl-KCl eutectic melts

白井 理; 岩井 孝; 塩沢 憲一; 鈴木 康文; 坂村 義治*; 井上 正*

Journal of Nuclear Materials, 277(2-3), p.226 - 230, 2000/02

https://doi.org/10.1016/S0022-3115(99)00194-4
 被引用回数：24 パーセンタイル：80.82(Materials Science, Multidisciplinary)

プルトニウム窒化物(PuN)のLiCl-KCl共晶塩系での溶解挙動をボルタモグラム測定等により検討した。理論的に導出したPuNの溶解電位(-0.865V)と実験値はほぼ一致した。陽極にはタングステンかご状電極を用い、その中にPuNを入れ、陰極にはモリブデン線を使用して、約0.54wt%のPuCl$$_{3}$$を含む塩中でPuの電解回収実験を行った。陰極電位を固定した定電位電解と陰極・陽極間の電流を一定とした定電流電解を行い、グラムオーダーのPu金属を回収することに成功した。電解時の各電極の電位をモニターすることにより、陽極ではPuNが溶解してプルトニウムイオン(Pu$$^{3+}$$)になり、陰極ではPu$$^{3+}$$がPuに還元されて析出することを確認した。電析物は$$alpha$$-Puを含むことをX線回折法により確かめたが、塩を多量にまき込んでいるため、Pu金属の単離は困難であった。

論文

脂質二分子膜を介したイオン移動反応; イオン移動ボルタンメトリーに立脚した理解

白井 理; 吉田 裕美*; 木原 壮林*

Review of Polarography, 44(2), p.76 - 92, 1998/09

https://doi.org/10.5189/revpolarography.44.76

超薄膜である脂質二分子膜は、K$$^{+}$$やNa$$^{+}$$など親水性イオンに対して障壁となり、イオン透過は生じないと一般的には考えられてきた。ところが、ジピクリルアミンのような疎水性の強いイオンが膜と接する水相に共存すれば、容易にイオン透過を示すことが知られている。従来は、疎水性イオン自体が動いていると考えられていたが、著者等はボルタモグラム波形の解析により、疎水性イオンとその対イオンが膜中に分配した後、イオンが移動するため、必ずしも疎水性イオンのみが移動するとは限らないことを証明した。本稿では、イオンの膜透過の理論的背景から近年までの実験事実をレビューし、その問題点を明確にした。また、著者等の概念を説明し、従来の考え方における問題点について議論した。なお、本研究は、生体での重金属の取り込みや排出、重金属イオンの膜による分離を考察する上で重要である。

論文

Kinetics of reduction of uranium(VI) to uranium(IV) at titanium electrode in nitric acid and hydrazine media

K-W.Kim*; J-D.Kim*; 青柳 寿夫; 吉田 善行

Journal of Nuclear Science and Technology, 31(4), p.329 - 334, 1994/04

https://doi.org/10.3327/jnst.31.329
 被引用回数：9 パーセンタイル：63.36(Nuclear Science & Technology)

チタン電極における硝酸-ヒドラジン溶液中のウラン(VI)のウラン(IV)への還元反応速度を調べた。ウラン(VI)の還元は非可逆であり、その速度論的パラメータは硝酸濃度および電解電位に依存した。ウラン(VI)の還元速度を表す経験式を導き出すとともに、その式に基づいて計算したウラン(IV)の生成量が、定電位電解法で生成したウラン(IV)の実測値と良く一致することを確かめた。ウラン(VI)からウラン(IV)を電解調製するための最適条件が、硝酸濃度;1~2M、ヒドラジン濃度;0.1~0.2M、電解電位;-0.5~-0.6V(対銀/塩化銀、飽和塩化カリウム電極)、であることを見出した。

論文

液液界面イオン移動ボルタンメトリー

吉田 善行; 木原 壮林*

ぶんせき, (7), p.472 - 479, 1987/07

https://ci.nii.ac.jp/naid/40004044139

解説する液々界面イオン移動ボルタンメトリーは、互いに混じり合わない2液の界面を横切って移動するイオン量を電流とし、移動エネルギーを界面電位差として測定する手法である。本報では、同ボルタンメトリーに関して分析化学的に係わりの深い部分に重点を置いて、原理、測定法、分析化学的適用例などを解説する。

論文

Chemical forms of cobalt(0)related to polarographic and voltammetric catalytic hydrogen currents

木原 壮林*; 松井 正利*; 吉田 善行

J.Electroanal.Chem., 197, p.331 - 340, 1986/00

https://doi.org/10.1016/0022-0728(86)80158-9
 被引用回数：7 パーセンタイル：42.11(Chemistry, Analytical)

アルブミンとCo(11)又はCo(111)が共存する溶液中、水銀電極表面で出現する接触水素発生波の反応機構を調べた。接触反応と密に関連する電極表面上のCo(0)の化学形を、分別溶解法-フレームレス原子吸光法を併用して検討した。その結果、電極表面には4種類の異なった化学形のCo(0)が存在すること、およびCo(0)group2、即ち表面でアルブミンと結合し、アマルガム化する直前のCo(0)が、接触水素発生をもたらすこと、等を明らかにした。

論文

Anodic stripping voltammetry at a nickel-based mercury film electrode

吉田 善行; 木原 壮林

Analytica Chimica Acta, 172, p.39 - 47, 1985/00

https://doi.org/10.1016/S0003-2670(00)82591-X
 被引用回数：7 パーセンタイル：43.07(Chemistry, Analytical)

ニッケル基材-水銀薄膜電極(Ni-TMFE)を重金属イオンの陽極溶出ボルタンメトリー(a.s.v.)に適用するため、同電極の電気化学的特性を調べた。Ni-TMFEでの水素過電圧は、他の金属基材-TMFEのそれより高く、また鉛,カドミウムの定量性のよいa.s.v.peakを得るためにも充分高い。Ni-TMFE上の水銀膜は、機械的,化学的ともに安定で、作製後300時間内に、50回のa.s.v.測定に用いたのちの電極でも、再現性のよいa.s.v.の結果が得られた。鉛,カドミウムの定量下限はそれぞれ5$$times$$10$$^{-}$$$$^{1}$$$$^{0}$$,2$$times$$10$$^{-}$$$$^{1}$$$$^{0}$$Mであり、5$$times$$10$$^{-}$$$$^{9}$$M鉛,カドミウムを5回繰り返し測定したときの相対標準偏差はそれぞれ11,12%であった。

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