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論文

Examination of analytical method of rare earth elements in used nuclear fuel

小澤 麻由美; 深谷 洋行; 佐藤 真人; 蒲原 佳子*; 須山 賢也; 外池 幸太郎; 大木 恵一; 梅田 幹

Proceedings of 53rd Annual Meeting of Hot Laboratories and Remote Handling Working Group (HOTLAB 2016) (Internet), 9 Pages, 2016/11

For criticality safety of used nuclear fuel, it is necessary to determine amounts of such rare earth elements as gadolinium(Gd), samarium(Sm), europium(Eu) since those rare earth elements involve the isotopes having particularly large neutron absorption cross sections. However, it is difficult to measure those isotopes simultaneously by mass spectrometry because some of them have same mass numbers. Thus fine chemical separation of those rare earth elements is indispensable for accurate determination prior to measurement. The conventional separation method with anion exchange resin has been utilized in JAEA mainly for the separation of uranium and plutonium. Therefore rare earth elements such as Gd, Sm and Eu except Nd are wasted without being separated in the conventional method. The authors have examined to improve the conventional method in order to separate those rare earth elements mutually.

論文

Imidazolium-based anion exchange membranes for alkaline anion fuel cells; Elucidation of the morphology and the interplay between the morphology and properties

Zhao, Y.; 吉村 公男; 猪谷 秀幸*; 山口 進*; 田中 裕久*; 小泉 智*; Szekely, N.*; Radulescu, A.*; Richter, D.*; 前川 康成

Soft Matter, 12(5), p.1567 - 1578, 2016/02

 被引用回数:19 パーセンタイル:16.66(Chemistry, Physical)

We investigated the interplay between morphology and properties of a new graft-type of anion exchange membranes (AEMs) containing 2-methylimidazolium groups by using contrast variation small angle neutron scattering (SANS) technique. These AEMs prepared by radiation-induced grafting of 2-methyl-1-vinylimidazole and styrene into poly(ethylene-co-tetrafluoroethylene) (ETFE) films, possessed both high alkaline durability and high conductivity. The SANS measurement reveals that these membranes are consisted of three phases: crystalline lamellar and crystallite domains originating from the pristine ETFE, which offer good mechanical properties, hydrophobic amorphous domains, which offer a matrix to create conducting regions, and interconnected hydrated domains, which are composed of the entire graft chains and water and play a key role to promote the conductivity.

論文

Synthesis and characterization of nickel-copper hydroxide acetate, NiCu(OH)$$_{3.1}$$(OCOCH$$_{3}$$)$$_{0.9}$$ $$cdot$$ 0.9H$$_{2}$$O

香西 直文; 三田村 久吉; 福山 裕康; 江坂 文孝; Komarneni, S.*

Microporous and Mesoporous Materials, 89(1-3), p.123 - 131, 2006/03

 被引用回数:7 パーセンタイル:68.65(Chemistry, Applied)

層状遷移金属水酸化物塩は、陰イオン交換性層状化合物の一種であり、陰イオン吸着材及びインターカレーションホストとして最近注目を集めるようになった。それゆえ、その種類,合成方法,特性などに関する論文数は少ない。本研究では、新型の層状遷移金属水酸化物塩である水酸化酢酸ニッケル銅の基本的な特性について述べる。酢酸ニッケル,酢酸銅,過酸化水素の混合溶液を150$$^{circ}$$Cの水熱条件で4時間加熱することにより、NiCu(OH)$$_{3.1}$$(OCOCH$$_{3}$$)$$_{0.9}$$ 0.9H$$_{2}$$Oの組成を持つ層状化合物が得られた。この化合物は水溶液中の塩素イオンと硝酸イオンを吸着しないが、2価以上の陰イオンを吸着し、さらに毒性の高いヒ酸イオンと亜セレン酸イオンに対して最も高い吸着選択性を持つ。それらのイオンに対する吸着材としての利用が考えられる。

論文

Selenium oxyanions; Highly selective uptake by a novel anion exchanger

香西 直文; 大貫 敏彦; Komarneni, S.*

Journal of Materials Chemistry, 17(12), p.2993 - 2996, 2002/12

本研究では、陰イオン交換粘土の一種であるNi-Zn層状複水酸化物が陰イオン形のセレンに対して非常に高い選択性を持つことを報告する。このNi-Zn層状複水酸化物はブルーサイト型の水酸化物層からなり、層間に酢酸イオンを吸着している。このNi-Zn層状複水酸化物は0.1M NaCl溶液中でSe(IV)に対する非常に高い選択性を示した(Se(IV) 初期濃度1x10$$^{-4}$$ Mにおいて分配係数Kd = 9.0x10$$^{4}$$ ml/g)。一方、代表的な陰イオン交換粘土であるハイドロタルサイト Mg$$_{2}$$Al(OH)$$_{6}$$NO$$_{3}$$・nH$$_{2}$$Oに対するSe(IV)のKdは、同じ条件で6.0x10$$^{3}$$ ml/gであった。Ni-Zn層状複水酸化物によるSe(IV)の吸着は不可逆的でることが、Se(IV)を吸着させた試料を 1N Cl$$^{-}$$、1N NO$$_{3}$$$$^{-}$$、あるいは1N PO$$_{4}$$$$^{3-}$$を含む溶液で処理したことでわかった。一方、ハイドロタルサイトに吸着したSe(IV)は1M Cl$$^{-}$$を含む溶液にいれることで容易に脱離した。Ni-Zn層状複水酸化物はSe(VI)に対しても高い選択性を示した(Se(VI) 初期濃度1x10$$^{-4}$$ MにおいてKd は2.6$$times$$10$$^{3}$$ ml/g)。本試料は、廃水からのセレンの除去に有用な材料であると考えられる。

論文

Anion-exchange behavior of Rf in HCl and HNO$$_{3}$$ solutions

羽場 宏光; 塚田 和明; 浅井 雅人; 後藤 真一*; 豊嶋 厚史; 西中 一朗; 秋山 和彦; 平田 勝; 市川 進一; 永目 諭一郎; et al.

Journal of Nuclear and Radiochemical Sciences, 3(1), p.143 - 146, 2002/06

われわれの研究グループでは、超アクチノイド元素である104番元素ラザホージウム(Rf)の溶液化学実験を進めている。まず、Rfの同族元素Zr並びにHfに加え擬4族元素Thの放射性トレーサーを製造し、バッチ法により1.1-13.1M HNO$$_{3}$$並びに1.0-11.5M HCl系における陰イオン交換分配係数を系統的に測定した。また、Rfの単一原子の化学実験を行うために、繰り返し実験が可能な迅速イオン交換分離装置(AIDA)を開発した。原研タンデム加速器を用いて、$$^{nat}$$Ge($$^{18}$$O,xn),$$^{nat}$$Gd($$^{18}$$O,xn)並びに$$^{248}$$Cm($$^{18}$$O,5n)反応によってそれぞれ $$^{85}$$Zr,$$^{169}$$Hf並びに$$^{261}$$Rfを製造し、4.0-11.5M HCl並びに8.0M HNO$$_{3}$$系における陰イオン交換実験を行った。塩酸系では、7.0-11.5Mの範囲でRfの分配係数は塩酸濃度の増加とともに急激に増加し、陰イオン塩化物錯体([Rf(OH)Cl$$_{5}$$]$$^{2-}$$,[RfCl$$_{6}$$]$$^{2-}$$)の形成を示唆した。また、樹脂への吸着性の強さは、Rf$$>$$Zr$$>$$Hfの順であることがわかった。一方、8.0M HNO$$_{3}$$系では、Rfは同族元素ZrとHfと同様に陰イオン交換樹脂に対して低い吸着性を示し、ThやPuと全く異なることがわかった。

論文

Desorption behavior of plutonium from anion-exchange resin with HNO$$_{3}$$-HI mixed acid solution

臼田 重和; 桜井 聡; 平田 勝; 梅澤 弘一

Sep. Sci. Technol., 25(11-12), p.1225 - 1237, 1990/00

 被引用回数:1 パーセンタイル:72.14(Chemistry, Multidisciplinary)

硝酸溶液中の強塩基性陰イオン交換樹脂に強固に吸着しているプルトニウムを溶離するため、硝酸-ヨウ化水素酸混合溶液を用いてプルトニウムの脱着挙動を調べた。プルトニウムの脱着は、混合酸溶液中の硝酸濃度が高くなる程増加した。しかし、ヨウ化水素酸は樹脂中で硝酸濃度とともに分解する傾向にあり、2.5Mを超えると溶離が困難であった。この混合酸溶出液中のプルトニウムの酸化状態は、3価及び4価の混合であった。硝酸溶液中の陰イオン交換樹脂に吸着しているプルトニウムを効果的に溶離するには、1MHNO$$_{3}$$-0.1MHI混合溶液が溶離液として適当であった。以上の結果をふまえ、ミクロ量及びマクロ量双方に対するプルトニウムの精製法を確立した。

論文

Anion exchange equilibrium of uranium and several other elements in mineral acid solutions containing tetrafluorobovice acid

臼田 重和; 梅澤 弘一

Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, Letters, 127(6), p.437 - 446, 1988/06

テトラフルオロホウ酸(HBF$$_{4}$$)を少量含有した塩酸及び硝酸混合溶液中におけるウラン及び他諸元素の陰イオン交換樹脂への吸着平衡を測定し、HBF$$_{4}$$の容量分配係数(Dv)におよぼす影響を調べた。一般に、HBF$$_{4}$$の添加により、Dv値はいくらか減少する傾向にあった。一方、HBF$$_{4}$$-HCl及びHBF$$_{4}$$-HNO$$_{3}$$溶液中のジルコニウム並びにHBF$$_{4}$$-HNO$$_{3}$$溶液中のニオブは、全く吸着性を示さなかった。

論文

Rapid anion exchange separation of berkelium with (III) mineral acid-methyl alcohol mixtures

臼田 重和; 吉川 英樹*; 間柄 正明; 初川 雄一

Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, Letters, 117(6), p.329 - 336, 1987/06

$$^{4}$$He+$$^{2}$$$$^{4}$$$$^{1}$$Am反応で$$^{2}$$$$^{4}$$$$^{3}$$$$^{,}$$$$^{2}$$$$^{4}$$$$^{4}$$BK(半減期:4.5,4.35時間)を合成し、3価BKの鉱酸-メタノール混合溶媒による陰イオン交換挙動を調べた。塩酸を含む混合溶媒を用いると、BKはAm及びCmとCf及びFmグループの中間に溶離された。この系を用いて主なFP及びAlキャッチャーフォイルからの高温下でのBKの分離と、$$alpha$$及びX線スペクトル測定のための試料調製を5分以内に行うことができた。硝酸を含む混合溶液でのBKの吸着挙動についても検討し、Ceからの迅速分離法を確立した。

論文

Anion exchange behaviour of the transplutonium and rare earth elements in nitric acid-methyl alcohol media at elevated temperature

臼田 重和

Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 111(2), p.399 - 410, 1987/02

 被引用回数:15 パーセンタイル:19.39(Chemistry, Analytical)

高温における硝酸-メタノール混合培養中の超プルトニウム(Am,Cm,及びCf)、希土類(Y,Ce,Pm及びEu)及び他のいくつかの元素(U,Al,Sr及びCs)の陰イオン変換挙動を調べた。分離係数は温度が高くなる程減少したが、理論段数が増加する為分解能は改善された。そこで90$$^{circ}$$Cにおけるこれら元素の分配係数及び分離係数を硝酸濃度及びメタノール含量の関数として求め、極小容量力ラムを用いた効果的な迅速分離法を確立した。また、溶出液をタンタル板上に滴下し、直ちに蒸発乾固することにより、良質の$$alpha$$線スペクトル測定用のサンプルが調製できた。

論文

Anion exchange behaviour of the transplutonium elements in hydrochloric acid-alcohol media at elevated temperature

臼田 重和

Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 111(2), p.477 - 485, 1987/02

 被引用回数:8 パーセンタイル:35.53(Chemistry, Analytical)

高温下での塩酸(0.3~1.3M)及びメタノール(80%以上)混合溶媒中の超プルトニウム元素(Am,Cm及びCf)の陰イオン交換挙動を研究した。90$$^{circ}$$Cにおけるこれら元素の分配係数は、陰イオン性のクロライドコンプレックスをつくることにより塩酸及びメタノールの濃度とともに急激に増大した。Cfは、Am,Cm,希土類元素を含むFP,マクロ量のAl及びUから迅速に分離され、数滴の溶離液で溶出された。その結果、Cfの$$alpha$$線スペクトル測定のためのソースを直ちに調製することができた。

論文

Rapid anion exchange separation of fermium with mineral acid-methl alcohol mixed media

臼田 重和; 篠原 伸夫; 吉川 英樹*; 市川 進一; 鈴木 敏夫

Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 116(1), p.125 - 132, 1987/01

 被引用回数:3 パーセンタイル:60.86(Chemistry, Analytical)

$$^{1}$$$$^{2}$$C+$$^{2}$$$$^{4}$$$$^{2}$$Pu及び$$^{1}$$$$^{6}$$O+$$^{2}$$$$^{3}$$$$^{8}$$U反応で合成した$$^{2}$$$$^{5}$$$$^{0}$$Fm(半減期:30分)の高温下での陰イオン交換分離法について、鉱酸-メタノール混合溶媒を用いて検討した。Fmは硝酸-メタノール溶媒系では、他の超プルトニウム元素、ターゲット物質及びAlキャッチャーフォイルから陰イオン交換クロマトグラフィーにより分離された。塩酸-メタノール溶媒を用いると、FmはCfとともに、Al,Am,Cm,Pu,U及び主なF.P.から分離できた。これらの分離系は、Fmの高速分離が可能でしかも迅速$$alpha$$放射能測定用試料調製に適す。

報告書

硫黄-35 およびその標識無機化合物製造技術の開発

四方 英治

JAERI 1273, 60 Pages, 1981/12

JAERI-1273.pdf:4.48MB

原子炉で照射した塩化カリウムからキュリー量の$$^{3}$$$$^{3}$$Sを定常的に製造するための技術を開発した。最初に原子炉照射により生成する$$^{3}$$$$^{5}$$Sと$$^{3}$$$$^{2}$$Pの量的関係にを求めた。ついで、$$^{3}$$$$^{5}$$Sの分離回収のために、陰イオン交換法と陽イオン交換法を研究した。前者では、水ータノール系から大部分の塩化カリウムを沈殿除去する前処理法を導入した。陽イオン交換法では、Fe$$^{3}$$$$^{+}$$-型陽イオン交換樹脂カラムにより選択的に$$^{3}$$$$^{2}$$Pを吸着除去する方法を開発した。定常生産には陽イオン交換法を採用し、グローブボックスを主体とする施設を建設してキュリー量の$$^{3}$$$$^{5}$$Sの生産を開始した。標識化合物の製造研究では、原子炉照射した塩化カリウムから直接硫酸塩、亜硫酸塩、チオ硫酸塩、元素状硫黄などを製造する簡便で安全な技術を開発した。またターゲットを厳重に管理した状態で取扱うことにより、$$^{3}$$$$^{5}$$Sの60%をチオ硫酸塩として回収するという特異な結果を得た。

論文

A method for determination of plutonium in blood by anion exchange

赤石 準

Journal of Nuclear Science and Technology, 6(1), p.12 - 19, 1969/00

抄録なし

論文

Distribution of various elements between nitric acid and anion exchange resin

市川 富士夫; 宇留野 仁; 今井 久

Bulletin of the Chemical Society of Japan, 34(7), p.952 - 955, 1961/00

 被引用回数:45

抄録なし

論文

The Preparation of carrier-free $$^{2}$$$$^{3}$$$$^{4}$$Th(UX$$^{1}$$) by anion exchange fromnitric acid-alcohol mixed solution of uranyl nitrate

赤石 準

Bulletin of the Chemical Society of Japan, 34(8), p.1198 - 1198, 1961/00

 被引用回数:8

抄録なし

口頭

Quantum beam techniques for synthesis and analysis of proton/anion-exchange membranes for fuel cells

前川 康成

no journal, , 

Radiation-induced grafting technique was applied to the development of proton- and anion-conducting electrolyte membranes (PEM and AEM) for hydrogen- and alkaline hydrated hydrazine-fuel cells. The graft-type PEM and AEM could solve the currently most concerned problems, conductivity and mechanical properties at low and high relative humidities (RH), respectively for a PEM and alkaline durability for a AEM. The hierarchical structures of ETFE-PEM and ETFE-AEM were investigated using small angle X-ray and neutron scattering (SAXS and SANS). The grafted ETFE membranes were characterized as being composed of conducting graft domains around ETFE lamellar crystals with a period of 20-30 nm and well-connected crystallite network domains with a d-range of 200-300 nm. The well-connected ion-channels around ETFE lamellar crystals and crystallite domains should be origin of high conductivity and mechanical properties of both graft-type PEM and AEM.

口頭

Alkaline durable 2-methyl-1-vinylimidazolium-based anion exchange membranes prepared by radiation-induced grafting for hydrazine hydrate fuel cells

吉村 公男; 越川 博; 八巻 徹也; 猪谷 秀幸*; 山口 進*; 田中 裕久*; 前川 康成

no journal, , 

高エネルギー密度の水加ヒドラジンなどの液体燃料が使用可能なアルカリ形非白金燃料電池において、アニオン伝導電解質膜のアルカリ耐性の向上が求められている。本研究では、アルカリ分解反応の起点となるイミダゾリウム環の2位炭素をメチル基で保護するため、2-メチル-1-ビニルイミダゾールのグラフト重合により新規アニオン膜を作製した。得られたアニオン膜の60$$^{circ}$$Cにおける導電率は123mS cm$$^{-1}$$、含水率は110%、IECは1.80meq g$$^{-1}$$となり、燃料電池動作に十分な物性を有していた。耐アルカリ性を評価した結果、2位をメチル基で保護することで、80$$^{circ}$$Cの1M KOH中での長期耐久性が大幅に向上したことから、イミダゾリウム環の2位炭素のメチル基保護が、開環分解反応を抑制し、アルカリ耐性を改善することがわかった。

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