Intrinsic low-temperature magnetic properties on ultraclean UTe with = 2.1 K revealed by Te NMR

松村 拓輝*; 徳永 陽; 酒井 宏典; 神戸 振作; 他13名*

Physical Review B, 111(9), p.094507_1 - 094507_9, 2025/03

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.111.094507

To investigate the intrinsic magnetic properties of UTe, we performed Te-NMR measurements on the ultra-clean single-crystalline UTe with superconducting transition temperature = 2.1 K and compared the results with those of the = 1.6 K sample. The broadening of the linewidth of the NMR spectrum in the a-axis magnetic field and the low-temperature magnetic fluctuations observed in the 1.6 K sample are suppressed in the ultra-clean sample, indicating that such magnetic properties originate from a tiny amount of U deficiency. The present results suggest that the magnetic properties in UTe are sensitive to the U deficiency. We also observed a peculiar angular dependence of the NMR quantities due to large magnetic anisotropy with the a-axis as the magnetic easy axis.

廃水処理室の廃止措置実施報告書(その1); 内装設備の解体撤去編

大和田 光宏; 中西 良樹; 室川 聡大; 冨樫 昂太; 斉藤 克則; 野中 一晴; 佐々木 悠; 大森 浩司; 茅根 誠; 安 未翔; et al.

JAEA-Technology 2024-013, 221 Pages, 2025/02

JAEA-Technology-2024-013.pdf:14.98MB

日本原子力研究開発機構(JAEA)核燃料サイクル工学研究所旧ウラン濃縮施設は、遠心分離法によるウラン濃縮技術を確立させるための技術開発を本格的に行う目的で建設された施設であり、単機遠心分離機の開発、遠心機材料の開発及び遠心機によるウラン濃縮処理を主に実施したG棟及びG棟に付属するH棟、遠心分離機の小規模カスケード試験を行っていたJ棟、遠心分離機の寿命試験を行っていたL棟、その他ウラン貯蔵施設、廃棄物保管施設、廃水処理施設など複数の施設で構成されていた。これらの施設におけるウラン濃縮技術開発は、開発技術の日本原燃(株)のウラン濃縮工場及びウラン濃縮技術開発センターへの技術移転が完了し、JAEAにおける技術開発の当初の目的が達成されたため、平成13年に終了した。廃水処理室は、昭和51年に建設され、旧ウラン濃縮施設で発生した放射性廃水の処理を行ってきたが、平成20年度に廃水処理室以外の施設に廃水処理設備が整備された以降は、施設のバックアップ的な位置づけとして維持管理されてきた。さらに、昨今においては、他の施設における廃水処理の実績等からバックアップとしての必要性がなくなり、施設も建設後約48年が経過し、老朽化も進んでいたことから、施設中長期計画に基づき同施設を廃止措置することになった。本報告は、令和3年11月から令和5年8月に行った管理区域解除のための内装設備解体・撤去に係る作業を通して得られた廃止措置に係る実績と関連する知見をまとめたものである。

HERFD-XANESのアクチノイド化学研究への展開とFeUO中U(V)の分析事例

蓬田 匠

放射光, 38(1), p.19 - 25, 2025/01

高エネルギー分解能蛍光検出-X線吸収端近傍構造分光(HERFD-XANES)法を用いることで、従来のXANES法よりも詳細にウラン(U)化合物の電子状態を議論できるようになった。我々はHERFD-XANES法を元に、将来的に様々な環境試料中のアクチノイドスペシエーションを行うことで、微量アクチノイド元素の環境中移行挙動の予測に貢献することを目指して研究を進めている。本稿では、これらの応用研究を進める上で基盤となる、マイナーな化学種であるU(V)の電子状態をHERFD-XANESにより明らかにするとともに、XANESのシミュレーションを加えて議論した内容を紹介する。

Dissolution behavior of calcium uranate under oxidizing and reducing conditions

加藤 雄斗*; 佐々木 隆之*; 頓名 龍太郎*; 小林 大志*; 岡本 芳浩

Applied Geochemistry, 175, p.106196_1 - 106196_9, 2024/11

https://doi.org/10.1016/j.apgeochem.2024.106196

To assess the chemical stability of CaUO in different aqueous environments, static immersion tests were performed under various redox conditions and carbonate ion concentrations. The dissolution mechanism of CaUO was examined using data from solid and liquid analyses, along with chemical thermodynamic calculations. Under reducing conditions and without carbonate, U(VI) in CaUO was reduced to U(V) and the mineral was converted into non-stoichiometric CaUO. The dissolved uranium was then further reduced to U(IV) in the aqueous media, forming UO(am), which controlled the U solubility. Under oxidizing conditions and in the absence of carbonate, dissolved uranium formed metaschoepite ((UO)2HO(cr)) at pH 7 and sodium diuranate (NaUOHO(cr)) at pH 7, which controlled uranium solubility. In oxidizing conditions with carbonate present, the apparent solubility of U was lower than predicted by the solid-phase solubility calculations. The concentration of U was constrained to levels similar to that of calcium when the calcium concentration reached saturation with CaCO. Additionally, the dissolution of calcium from CaUO influenced uranium dissolution.

Clear reduction in spin susceptibility and superconducting spin rotation for in the early-stage sample of spin-triplet superconductor UTe

北川 俊作*; 徳永 陽; 酒井 宏典; 神戸 振作; 他11名*

Journal of the Physical Society of Japan, 93(12), p.123701_1 - 123701_5, 2024/11

https://doi.org/10.7566/JPSJ.93.123701

We report the re-measurement of the -axis spin susceptibility component in an early-stage sample of the spin-triplet superconductor UTe with the transition temperature of = 1.6 K. Using Knight-shift measurements along the axis and at a 10-degree tilt from the axis towards the axis, we accurately determined the -axis component without directly measuring the -axis Knight shift. The experiment reveals that the previously reported absence of the reduction in Knight shift is attributed to the missing of signal from the superconducting region and to the detection of residual signals from the non-superconducting region instead.

ウラン含有模擬廃棄物ガラスの評価研究

勝岡 菜々子; 秋山 大輔*; 桐島 陽*; 永井 崇之; 岡本 芳浩; 佐藤 修彰*

2023年度「物質・デバイス領域共同研究拠点」研究成果・活動報告書(インターネット), 1 Pages, 2024/07

ガラス原料へウラン(U)化合物を添加し、雰囲気を変えてU含有ガラスを作製した。作製条件でガラス色調が変化し、色斑を呈するガラスも見られたことから、この色斑の原因をX線透過画像により観察した。

Impact of branching position and degree on uranium extraction by amines; A Supramolecular and thermodynamic study

Guerinoni, E.*; Giusti, F.*; Dourdain, S.*; Dufrche, J.-F.*; 元川 竜平; 上田 祐生; 青柳 登; Zemb, T.*; Pellet-Rostaing, S.*

Journal of Molecular Liquids, 403, p.124820_1 - 124820_11, 2024/06

https://doi.org/10.1016/j.molliq.2024.124820

In uranium production, liquid-liquid extraction using the AMEX (AMine EXtraction) process employs tertiary amines solubilized in an aliphatic diluent. Practical constraints as phase stability problems and co-extraction of competitive elements highlight the need for in-depth investigation and optimization. Modifying gradually the alkyl chain structure of tertiary amines, we investigate here the large variation in extraction performance in terms of Gibbs free energy of transfer using the ienaic decomposition taking into account long range interactions. We show hereby that structuration of the solvent phase can change uranium distribution by 2 orders of magnitude, which is incompatible with standard complexation theory of liquid-liquid extraction. We observe that co-extracted water is required to obtain extraction while extraction is quenched and no pair core can be formed when less than four as effective aggregation number. We conclude that the film term in the ienaic decomposition of the Gibbs energy of transfer, is the one that governs extraction performance. It shows that metal transfer is beyond complexation, and that organization of the solvent phase must be considered to quantitatively interpret the distribution coefficients.

水の放射線分解によるウラン酸化物の化学反応

熊谷 友多

放射線(インターネット), 49(1), p.15 - 17, 2024/03

https://doi.org/10.11470/houshasen.49.1_15

水の放射線分解による反応はウラン酸化物の表面を酸化し、ウランの溶解を引き起こす。この反応過程の理解は、使用済み燃料の深地層処分場の安全性評価の化学的基礎であり、また過酷事故後の燃料デブリの取り出しと保管に知見を提供する。これまでにも使用済核燃料からの放射性核種の溶出速度を評価するために、いくつかの化学反応速度モデルが開発されてきた。しかし、最近の実験研究で得られた新たな知見から、UO表面での反応過程は従来の反応モデルよりも相当に複雑であること分かってきている。そのため、ウランの表面酸化と溶解の反応機構を再検討するべく基礎研究が進められている。本稿では、その反応機構に関する最近の研究例を紹介する。

Longitudinal spin fluctuations driving field-reinforced superconductivity in UTe

徳永 陽; 酒井 宏典; 神戸 振作; Opletal, P.; 常盤 欣文; 芳賀 芳範; 北川 俊作*; 石田 憲二*; 青木 大*; Knebel, G.*; et al.

Physical Review Letters, 131(22), p.226503_1 - 226503_7, 2023/12

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.131.226503

Our measurements of Te NMR relaxations reveal an enhancement of electronic spin fluctuations above ~T, leading to their divergence in the vicinity of the metamagnetic transition at ~T, below which field-reinforced superconductivity appears when a magnetic field () is applied along the crystallographic axis. The NMR data evidence that these fluctuations are dominantly longitudinal, providing a key to understanding the peculiar superconducting phase diagram in , where such fluctuations enhance the pairing interactions.

ウラン含有廃棄物の取扱いに関する人文・社会科学的視点からの考察

保田 浩志*; 齋藤 龍郎; 麓 弘道*; 菅原 慎悦*; 土田 昭司*; 笠井 篤*; 古田 定昭*

保健物理(インターネット), 58(3), p.120 - 134, 2023/11

https://doi.org/10.5453/jhps.58.120

本稿は日本保健物理学会の下に設けられた「人文・社会科学的視点から考察する自然起源放射性物質含有廃棄物の取扱い専門研究会」(以下、専研)活動報告の概要であり、取り上げた主要なテーマである3件「1.ウラン廃棄物処分の現状と理工学的な課題」、「2.ウラン廃棄物処分に関わる倫理的な問題」、「3.超長期評価の信頼性をどう確保するか」の1件目についての抜粋である。本専研では、まず、ウラン廃棄物の濃度に応じた処分方法に係るオプションについて、特に、十分に少ないウラン量(天然起源のウラン親核種であるU, U及びUの総計が平均1Bq/g)を超える濃度のウランについて、国内及び海外(米国、英国)で採用又は検討されている方策のレビューを行った。