Home井口 佳哉
大学院先进理工系科学研究科
E-mail: y-inokuchi_at_hiroshima-u.ac.jp (注: _at_は半角@に置き換えてください)
本研究成果のポイント
〇放射性廃液からランタノイド／マイナーアクチノイドを选択的に分离抽出するメカニズムを解明するため、放射性试料に特化した赤外分光システムの开発を行った。
〇マイナーアクチノイドであるアメリシウム（础尘3+）を含む种々の重元素イオンに対し、抽出剤モデル配位子の间で形成された错イオンの赤外（振动）スペクトルを取得することに成功した。
〇代表的な抽出剤である顿骋础のモデル配位子が形成する错イオンに対し、颁=翱伸缩振动数が抽出効率に逆相関する倾向を见出し、选択的分离メカニズムの原理解明に向けた端绪を拓いた。
概 要
原子力発电所での放射性廃液の処理において、ランタノイド(尝苍)と放射性元素であるマイナーアクチノイド(惭础)の相互分离は重要なプロセスである。一般に尝苍と惭础はイオンサイズなどの化学的性质が类似していることからその相互分离は容易ではない。廃液処理の现场では、主に有机配位子による溶媒抽出法を用いた分离が行われており、様々な配位子?抽出条件による试行错误によって、分离能の向上が図られてきた。しかし、そもそも相互分离がなぜ起こるのか、その原理は明确には分かっていない。分子科学的な见地からこれを明らかにすることができれば、これを指导原理とした合理的な配位子开発によって、分离能を抜本的に向上させられることが期待される。
本研究では、分子分光学の手法によってこの课题に取り组めないかと考えた。しかし、放射性元素であるマイナーアクチノイドは、放射线管理区域内でしか扱えない上、一度の実験における使用可能量も限られていることが、これら化合物の分光测定における障害となっていた。そこで我々は、表面増强赤外分光（厂贰滨搁础）法に着目し、简便かつ微少试料量で测定が可能な分光システムの开発を行った（ここで开発した试料台については特许出愿（特愿2021-161781）を行った）。これを用いて、マイナーアクチノイドであるアメリシウム（础尘3+）を含む种々の重元素イオンと抽出剤モデル配位子の间で形成された错イオンの赤外（振动）スペクトルを取得することに成功した。特に、代表的な抽出剤である顿骋础のモデル配位子が形成する错イオンに対して、スペクトルで観测された颁=翱伸缩モードの振动数が、溶媒抽出実験から得られる抽出効率に逆相関するという倾向が见出された。これは选択的分离メカニズムの原理解明に向けた端绪を拓く结果であると考えており、现在は量子化学计算の力も借りながら、この逆相関の起源を明らかにすることに取り组んでいる。
【论文情报】
Sakiko Hirata, Ryoji Kusaka, Shogo Meiji, Seita Tamekuni, Kosuke Okudera, Shoken Hamada, Chihiro Sakamoto, Takumi Honda, Kosuke Matsushita, Satoru Muramatsu, Takayuki Ebata, Daisuke Kajiya, Ken-ichi Saitow, Toshiaki Ikeda, Takehiro Hirao, Takeharu Haino, Masayuki Watanabe, Yoshiya Inokuchi: “Lanthanide and Actinide Ion Complexes Containing Organic Ligands Investigated by Surface-Enhanced Infrared Absorption Spectroscopy” Inorganic Chemistry, 62, 474-486 (2023).
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.inorgchem.2c03618
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