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論文

Characterization of mineralogical controls on ammonium concentrations in deep groundwaters of the Horonobe area, Hokkaido

笹本 広; 佐藤 久夫*; Arthur, R. C.*

Journal of Geochemical Exploration, 188, p.318 - 325, 2018/05

アンモニウムイオンは、還元条件下における深部地下水において重要な成分である。地層中でのセシウムの収着による遅延は、高レベル放射性廃棄物の長期安全性を確保する上で重要な役割を果たす。しかしながら、セシウムの収着は、地下水中に溶存するアンモニウムイオンの様な陽イオンによる収着競合の影響を受ける可能性がある。本研究では、日本における地下水の一例として、幌延で得られた地下水データを対象に、深部地下水におけるアンモニウムイオンの濃度を支配する反応を推定した。鉱物学的調査、地下水データを用いた熱力学的評価および電子線マイクロアナライザを用いた鉱物表面での窒素(N)分布調査により、地下水中のアンモニウムイオンは、カリウム(K)を含む粘土鉱物であるスメクタイト,イライト,イライト/スメクタイト混合層のカリウムと地下水中のアンモニウムイオンのイオン交換反応により濃度が支配されている可能性が示唆された。また、日本における地下水データセットからスクリーニングされた信頼性の高いデータと比較すると、幌延の地下水中のアンモニウムイオン濃度は、ガス田や油田地域の地下水に類似していることも明らかになった。

論文

真空加熱による粘土鉱物からのセシウム脱離挙動; 放射光を用いたX線光電子分光法及び昇温脱離法による分析

平尾 法恵; 下山 巖; 馬場 祐治; 和泉 寿範; 岡本 芳浩; 矢板 毅; 鈴木 伸一

分析化学, 65(5), p.259 - 266, 2016/05

 被引用回数:3 パーセンタイル:72.14(Chemistry, Analytical)

福島原子力発電所事故後の放射能汚染の主な原因であるCsは土壌中の粘土鉱物に強く固定されており、土壌除染のため様々なCs除去法が開発されている。本手法は、乾式法によるCs除去法として、乾式法における処理温度の低減を目的とし、真空溶融塩処理法を提案する。非放射性Csを飽和収着させたバーミキュライトを真空加熱し、X線光電子分光法を用いて加熱前後のCs含有量変化を分析した。バーミキュライトのみを用いた場合は、800$$^{circ}$$C 3分間の加熱で約4割のCsが除去された。NaCl/CaCl$$_{2}$$混合塩をバーミキュライトに添加した場合は、450$$^{circ}$$C 3分間の加熱で約7割のCsが除去されることを見いだした。これらの結果から真空溶融塩処理法による大幅な処理温度の低下と除去効率の向上が期待できる。

論文

Characterization of adsorbed alkali metal ions in 2:1 type clay minerals from first-principles metadynamics

池田 隆司; 鈴木 伸一; 矢板 毅

Journal of Physical Chemistry A, 119(30), p.8369 - 8375, 2015/07

 被引用回数:10 パーセンタイル:36.67(Chemistry, Physical)

3種類の2:1型粘土鉱物におけるアルカリ金属イオンの吸着状態を第一原理に基づいたメタダイナミクスにより系統的に調べた。層間カチオンを記述するために集団変数として採用した配位数で張られた2次元空間での自由エネルギー曲面を求めたところ、2:1型3八面体粘土鉱物においてCsイオンの内圏錯体が選択的に形成されることがわかった。このCsイオンで見られた強い内圏錯体への親和性は4面体シートの同形置換により著しく増大したルイス塩基性をもつ底面酸素サイトでセシウムイオンが選択的に認識されることによることがわかった。

口頭

第一原理分子動力学に基づいたシミュレーションによる粘土鉱物におけるアルカリ金属イオンの吸着状態

池田 隆司

no journal, , 

Cs-137等の放射性同位元素を土壌から効率的に分離回収する技術の開発は福島の環境回復を進める上で喫緊の技術課題となっている。本研究では、土壌から放射性セシウムをより効率的に分離回収するための技術開発に資することを目的に、第一原理分子動力学に基づいたシミュレーションにより福島の土壌に豊富に含まれる放射性セシウムが吸着しやすい粘土鉱物へのセシウムイオンの吸脱着過程等を原子・分子レベルで調べている。今回は、バーミキュライト等が属す2:1型粘土鉱物の層間におけるアルカリ金属イオンの吸着状態を粘土層の組成を変えてメタダイナミクスにより系統的に調べた結果を報告する。

口頭

風化黒雲母における層間水とカチオンの第一原理分子動力学研究

池田 隆司

no journal, , 

福島の環境回復に向け、県内の除染により発生した除去土壌等は、中間貯蔵を経て30年以内に県外で最終処分されることになっている。この最終処分の負荷低減等の観点から、放射性セシウムに汚染された除去土壌の減容技術の開発が求められている。本研究では、土壌から放射性セシウムをより効率的に分離回収するための技術開発に資することを目的に、第一原理分子動力学に基づいたシミュレーションにより福島の土壌に豊富に含まれる放射性セシウムが吸着しやすい粘土鉱物へのセシウムの吸脱着機構等を原子・分子レベルで調べている。本講演では、福島の土壌に多く含まれる風化黒雲母は鉄を多く含む3八面体型粘土鉱物であり、風化によりバーミキュライト化していることを考慮して、その膨潤層間におけるアルカリ金属イオンの吸着状態を第一原理分子動力学に基づいたメタダイナミクスにより調べた結果を報告する。

口頭

Removal of radioactive cesium from Fukushima contaminated soil by hot-pressing water extraction in a column

Yin, X.; 駒 義和; 稲葉 優介*; 竹下 健二*

no journal, , 

The decontamination and volume reduction of Cs contaminated soil remains a great challenge after the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station accident. In present study, the authors aim to develop the continuous hydrothermal treatment process to remove radioactive Cs rapidly from the clay soils by a column system.

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