Unusually kinetically inert monocationic neptunyl complex with a fluorescein-modified 1,10-phenanthroline-2,9-dicarboxylate ligand; Specific separation and detection in gel electrophoresis

山縣 和仁*; 大内 和希; 丸茂 和樹*; 半田 友衣子*; 原賀 智子; 齋藤 伸吾*

Inorganic Chemistry, 62(2), p.730 - 738, 2023/01

https://doi.org/10.1021/acs.inorgchem.2c02908

ネプツニルイオン(NpO)に対し解離不活性な錯体を見出すため、蛍光プローブ化学ライブラリーの中からポリアクリルアミドゲル電気泳動(PAGE)を用いる速度論的手法により、安定なNpO錯体の選抜を試みた。フルオレセイン修飾フェナントロリン-2,9-ジカルボン酸錯体は、自己解離速度定数810 sと非常に解離不活性であることを見出した。この速度定数は、これまで報告されているNpO錯体の解離速度より100万倍遅い。この特異性を利用しPAGEによるNpO錯体の蛍光検出を試みたところ、検出限界68pmol dm(17fg)の極微量検出を達成した。模擬使用済み核燃料及び高レベル放射性廃棄物試料への適用にも成功した。

Fabrication, permeation, and corrosion stability measurements of silica membranes for HI decomposition in the thermochemical iodine-sulfur process

Myagmarjav, O.; 柴田 愛*; 田中 伸幸; 野口 弘喜; 久保 真治; 野村 幹弘*; 竹上 弘彰

International Journal of Hydrogen Energy, 46(56), p.28435 - 28449, 2021/08

https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2021.06.079

In this study, a corrosion-stable silica ceramic membrane was developed to be used in H purification during the hydrogen iodide decomposition (2HI H + I), which is a new application of the silica membranes. From a practical perspective, the membrane separation length was enlarged up to 400 mm and one end of the membrane tubes was closed to avoid any thermal variation along the membrane length and sealing issues. The silica membranes consisted of a three-layer structure comprising a porous -AlO ceramic support, an intermediate layer, and a top silica layer. The intermediate layer was composed of -AlO or silica, and the top silica layer that is H selective was prepared via counter-diffusion chemical vapor deposition of a hexyltrimethoxysilane. A membrane using a silica intermediate layer exhibited a higher H/SF selectivity but lower H permeance with compared with the membrane using a -AlO intermediate layer. The membrane using the silica intermediate layer was more stable in corrosive HI gas than a membrane with a -AlO intermediate layer after 300 h of stability tests. To the best of our knowledge, this is the first report of 400-mm-long closed-end silica membranes supported on Si-formed -AlO tubes produced via chemical vapor deposition method. In conclusion, the developed silica membranes seem suitable for membrane reactors that produce H on large scale using HI decomposition in the thermochemical iodine-sulfur process.

Adsorption behavior of cesium on hybrid microcapsules in spent fuel solution

大西 貴士; 小山 真一; 三村 均*

日本イオン交換学会誌, 31(3), p.43 - 49, 2020/10

https://doi.org/10.5182/jaie.31.43

Hybrid microcapsules (H-MCs) are being development for the column separation of Cs from high-level radioactive liquid waste (HLLW). In this paper, adsorption behavior of H-MCs has been evaluated by a batch method in single-element solution and a spent fuel solution prepared from irradiated MOX fuel. Distribution coefficients (s) of various metal ion including Cs were determined for three types of H-MCs (AMP-SG (silica gel enclosing ammonium molybdophosphate), AMP-ALG (calcium alginate gel enclosing ammonium molybdophosphate) and AWP-ALG (calcium alginate gel enclosing ammonium tungstophosphate)) in the spent fuel solution. The three types of H-MCs exhibited higher s for Cs than those for the other elements in spent fuel solution. The difference of for the specific element (Cs) and the other elements was larger than one order of magnitude. Therefore, chromatographic separation of Cs in the spent fuel solution using a column packed with H-MCs is promising. It was the same tendency between the spent fuel solution and the single-element solution that the value for Cs of AWP-ALG was the largest followed by that of AMP-ALG and that of AMP-SG. Thus, the mechanism of adsorption of Cs onto these H-MCs would not be changed in the presence of FPs and MAs. Therefore, these types of H-MCs can be effective for separation of Cs in the spent fuel solutions.

Nanostructures and viscosities of nafion dispersions in water/ethanol from dilute to concentrated regimes

Gupit, C. I.*; Li, X.*; Maekawa, Ryosuke*; Hasegawa, Naoki*; 岩瀬 裕希*; 高田 慎一; 柴山 充弘*

Macromolecules, 53(4), p.1464 - 1473, 2020/02

https://doi.org/10.1021/acs.macromol.9b02314

The present work involved a systematic analysis of both the structural and rheological properties of Nafion dispersions carefully prepared using a standard procedure, ranging from dilute (0.1 wt %) to highly concentrated (30 wt %) conditions. Small-angle X-ray scattering confirmed the cylindrical structure of Nafion in dispersion and the unique interactions of Nafion particles acting as polyelectrolytes. Three different scaling relationships involving the zero-shear viscosities of the Nafion dispersions were determined for specific concentration regimes. However, at the upper concentration limit of approximately 30 wt %, the viscosity greatly deviated from these scaling relationships and significant shear thinning was observed. Simultaneous analyses using rheology and small-angle neutron scattering determined fully isotropic spatial correlations on a length scale of less than 60 nm, even when high shear was applied.

Mineralogical, physical and chemical investigation of compacted Kunigel V1 bentonite in contact with a steel heater in the ABM test package 1 experiment, sp Laboratory, Sweden

笹本 広; 磯貝 武司*; 菊池 広人*; 佐藤 久夫*; Svensson, D.*

Clay Minerals, 52(1), p.127 - 141, 2017/03

https://doi.org/10.1180/claymin.2017.052.1.09

圧縮ベントナイトは、高レベル放射性廃棄物の安全な処分のため、多くの国々において、人工バリア材の候補として検討されている。SKBは、スウェーデンのエスポにある硬岩研究所において、鉄製のヒータを用いて温度を上げた条件(最大で130C程度)で、種々のベントナイトの安定性を比較するための原位置試験(ABM試験)を実施した。本報告では、日本のベントナイト(クニゲルV1)の試験結果について述べる。XRDやSEM-EDXを用いた鉱物学的調査の結果、ベントナイトの主成分であるスメクタイトが新たな粘土鉱物に変化する様子は認められなかった。しかしながら、鉄製ヒータ近傍のベントナイトには、スメクタイト層間における陽イオン交換(Na型からFe型へ)が生じていた。透水試験や膨潤試験による物理特性調査の結果、鉄製ヒータ近傍のベントナイトにおいても特性変化は生じていなかった。このような結果は、鉄-ベントナイト相互作用による影響範囲は限定的であり、陽イオン交換の発生も部分的であったことに起因すると考えられた。メチレンブルー吸着量測定、陽イオン交換容量および交換性陽イオン量といった化学特性調査の結果、これらのパラメータの水平方向での分布は一様で濃度勾配は認められなかった

Impedance spectra analysis of thermoresponsive poly(acryloyl--proline methyl ester) gel membrane in LiCl solution

Chen, J.; 浅野 雅春; 坪川 紀夫*; 前川 康成; 八巻 徹也; 吉田 勝

Journal of Polymer Science, Part B; Polymer Physics, 43(20), p.2843 - 2851, 2005/10

https://doi.org/10.1002/polb.20570

線キャスト重合により、熱応答性ポリ(アクリロイル-L-プロリンメチルエステル)ゲル膜を合成した。LiCl溶液を満たした電極付きH型ガラスセルを用いたインピーダンス装置により、ゲル膜のイオン導電性を測定するための新しい手法を提案した。さらに、温度を変化させたインピーダンス分析の結果から、ゲル膜のイオン導電性は14Cで最も高いイオン導電率(約0.2S/cm)を示すことがわかった。このイオン導電性の温度依存性はポリ(アクリロイル-L-プロリンメチルエステル)ゲルの相転移に基づく複雑な非線形に起因していると、推察した。

Radiation crosslinking of carboxymethyl starch

長澤 尚胤; 八木 敏明; 久米 民和; 吉井 文男

Carbohydrate Polymers, 58(2), p.109 - 113, 2004/11

https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2004.04.021

カルボキシメチルデンプン(CMS)をペースト状態の高濃度水溶液で照射して橋かけし、生分解性ハイドロゲルを合成した。CMSの橋かけに必要な濃度,蒸留水や生理食塩水中のゲルの吸水性及び生分解性について検討した。最適な濃度は、20から50%で、1gの乾燥ゲルは、蒸留水中で約500gを、生理食塩水中で約26gを吸水した。また、CMSゲルの生分解性は調整堆肥内で2週間後、約40%と未照射と変わらず、標準セルロース粉末よりも分解しやすいことがわかった。デンプンはアミロースとアミロペクチンの二成分からなっており、橋かけに寄与する成分をカルボキシメチルアミロースとカルボキシメチルアミロペクチンを用いて検討した結果、アミロペクチン成分が橋かけに寄与していることがわかった。

Studies on two types of built-in inhomogeneities for polymer gels; Frozen segmental concentration fluctuations and spatial distribution of cross-links

則末 智久*; 貴田 祐介*; 増井 直樹*; Tran-Cong-Miyata, Q.*; 前川 康成; 吉田 勝; 柴山 充弘*

Macromolecules, 36(16), p.6202 - 6212, 2003/08

https://doi.org/10.1021/ma030067h

インテリジェント材料として注目されている温度応答性を示すpoly(N-isopropylacrylamide)ゲルの架橋構造と収縮速度との関係を調べた。架橋剤を用いたモノマー重合法及び線を用いたポリマー架橋法により、架橋構造の異なる2種類のポリマーゲルを作製した。モノマー重合法で作製したゲルの収縮速度はポリマー架橋法で作製したものとほとんど同じだった。ところが、小角中性子散乱法や動的/静的光散乱法より、それらのミクロ構造は全く異なることがわかった。これらの検討より、モノマー重合法で得られたゲルは、ポリマー架橋法で得られたゲルの持つ凍結濃度ゆらぎに起因する不均一性に加えて、ゲル化過程で生じる架橋点の空間分布に起因するもう一つの不均一性を有することがわかった。

A Simple model predicting iodine profile in a packed bed of silica-gel impregnated with silver nitrate

峯尾 英章; 後藤 実; 飯塚 勝*; 藤崎 進; 内山 軍蔵

Journal of Nuclear Science and Technology, 39(3), p.241 - 247, 2002/03

https://doi.org/10.3327/jnst.39.241

使用済燃料溶解時のオフガス処理に使用される硝酸銀含浸シリカゲル(AgS)カラムにおけるヨウ素の軸方向分布を予測する数学モデルを単純な吸着理論に基づき提案した。モデルで必要なパラメータは、有効拡散係数とラングミュア係数の2つで、既往の吸着実験により得られたヨウ素の軸方向分布によるフィッティングによって、423Kにおいて、それぞれ5.6010m/s及び1.010mkgと決定した。これらパラメータの値を用い、既往の研究におけるさまざまな実験条件下でのヨウ素の分布を計算したところ、提案したモデルはこれらの分布を良く予測できることがわかった。さらに、AgS粒子中銀含有率の影響も予測できることもわかった。AgS吸着剤へのヨウ素の吸着速度は、ポア径が小さいことから粒子内のヨウ素の拡散過程が律速と考えられた。提案したモデルは単純でAgS吸着カラム内のヨウ素分布の予測に有用である。

Proceedings of the Takasaki Symposium on Radiation Processing of Natural Polymers; November 23 and 24, 2000, JAERI, Takasaki, Japan

高機能材料第1研究室

JAERI-Conf 2001-005, 273 Pages, 2001/03

JAERI-Conf-2001-005.pdf:25.03MB

本シンポジウムは、昨年の2国間研究協力相手国5か国のみを対象とした天然高分子の放射線加工ワークショップに引き続き、範囲をその他のアジア地域関連国まで拡大して開催したものである。会議では、放射線分解した多糖類の植物成長促進効果や抗菌作用,創傷被覆剤としてのハイドロゲル,タンパクアレルギーを起こさないゴム手袋の製造などに関する成果が報告され、それぞれの天然高分子の放射線処理による新機能発現に関して、国内外参加者から強い興味が示されるとともに活発な意見交換が行われた。また、今回のシンポジウムでは、アジア各国の要職にある研究者も招へいしたため、天然高分子の放射線処理による新機能発現に関する成果報告のみならず、アジア各国の放射線処理に関する研究の現状や国際協力のあり方などについての意見交換を行うことができた。本ワークショップには国内外の研究者80名(外国人20名,国内28名,原研32名)が参加し、アジア諸国8か国から17件,原研から10件,外部機関からの招待講演2件の講演を行った。本論文集、シンポジウムで発表された論文等を収録したものである。