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1
プルトニウム研究1棟廃止措置準備作業
瀬川 優佳里; 堀田 拓摩; 北辻 章浩; 熊谷 友多; 青柳 登; 中田 正美; 音部 治幹; 田村 行人*; 岡本 久人; 大友 隆; et al.
JAEA-Technology 2016-039, 64 Pages, 2017/03
本報告書は、プルトニウム研究1棟の廃止措置に関して施設利用者である研究グループが主体的に取り組んだ準備作業についてまとめたものである。プルトニウム研究1棟は、平成25年度から推進された原子力機構改革において、廃止措置対象施設の一つに選定された。廃止措置の決定により、それまで施設を利用してきた研究グループは、実験器具及び測定機器を撤去し、核燃料物質の一部及び放射性同位元素を他施設へ運搬する必要が生じた。放射化学研究グループでは、廃止措置準備を円滑に実施するため平成27年4月に「プルトニウム研究1棟使用機器撤去作業チーム」を立ち上げ、使用機器の撤去、薬品の処分、放射能汚染した可能性がある水銀の安定化処理、核燃料物質の安定化処理、核燃料物質・放射性同位元素の他施設への運搬グローブボックス汚染状況の調査について計画を立案し実施した。核燃料物質の使用の許可に関わる作業を除き、作業は平成27年12月に完了した。本報告書では、今後の老朽化施設廃止の際に役立てられるように、これらの作業について細目立てし、詳細に報告する。
2
Determination of $$^{107}$$Pd in Pd recovered by laser-induced photoreduction with inductively coupled plasma mass spectrometry
浅井 志保; 蓬田 匠; 佐伯 盛久*; 大場 弘則*; 半澤 有希子; 堀田 拓摩; 北辻 章浩
Analytical Chemistry, 88(24), p.12227 - 12233, 2016/12
 パーセンタイル:100(Chemistry, Analytical)
放射性廃棄物中の放射能インベントリを合理的に積算するためには、実廃棄物の分析値によって裏付けられた信頼性の高い放射能評価値が不可欠である。$$^{107}$$Pdは、高レベル放射性廃棄物(HLW)の主要な発生源である使用済燃料中に存在し、HLWの放射能評価対象核種の1つとされている。しかしながら、測定が困難であるため実測値の報告例がなくHLW中存在量は未評価である。本研究では、ICP-MSによる使用済燃料中$$^{107}$$Pdの定量を目的とし、パルスレーザー照射によって誘起されるPdの光還元反応を利用した迅速簡便な分離法を開発した。方法の妥当性検証のため使用済燃料試料に適用したところ、20分のレーザー照射によって使用済燃料試料中に存在する約90%のPdが回収され、かつ不純物がほとんど存在しない純粋なPd沈殿が得られた。したがって、不純物による測定干渉がない正確な$$^{107}$$Pd定量値が得られ、初めての実測例となった。
3
液/液界面電気化学
北辻 章浩
ぶんせき, 2015(6), p.239 - 244, 2015/06
混じり合わない二つの液相界面におけるイオンの移動反応あるいは電荷移動反応を、電気化学的手法を用いて調べた研究について、2012年から2014年までの文献を調査した。用いられた測定法ごとに分類して、その特長と発展、適用例などをまとめた。酸化還元非活性イオンの分析への適用や、界面吸着反応を利用した高感度分析の報告が多く、界面反応を利用する新規機能性材料開発などの応用研究が盛んになされている。
4
Theoretical and experimental study of the vibrational frequencies of UO$$_{2}$$$$^{2+}$$ and NpO$$_{2}$$$$^{2+}$$ in highly concentrated chloride solutions
藤井 俊行*; 上原 章寛*; 北辻 章浩; 山名 元*
Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 303(1), p.1015 - 1020, 2015/01
 被引用回数:1 パーセンタイル:52.83(Chemistry, Analytical)
塩化物溶液中のUO$$_{2}$$$$^{2+}$$$$nu$$$$_{1}$$対称振動について、ラマン分光法及び第一原理計算により調べた。溶媒中のCl濃度の増加に従い、実験で観測した$$nu$$$$_{1}$$振動数は減少した。これは、UO$$_{2}$$$$^{2+}$$の赤道面にある水和水分子がCl-イオンによって置き換わるためである。計算結果もこれと一致した。この理論を水和Np(VI)及び塩化物錯体に当てはめて計算したところ、ネプツニルイオンの$$nu$$$$_{1}$$振動数はラマンシフトの報告値と合っていた。
5
Corrosion of uranium and plutonium dioxides in aqueous solutions
音部 治幹; 北辻 章浩; 倉田 正輝; 高野 公秀
Proceedings of 2014 Nuclear Plant Chemistry Conference (NPC 2014) (USB Flash Drive), 11 Pages, 2014/10
取り出しや保管中の燃料デブリの臨界安全管理のために、腐食中の燃料デブリに含まれるPuやUの化学及び移動挙動を理解する必要がある。そのために、過酸化水素水中のUO$$_{2}$$とPuO$$_{2}$$粉末、それらのディスク、金属UとPuのディスクの化学変化を確認した。過酸化水素は、水の放射分解によって生成するものである。結果として、UO$$_{2}$$は、過酸化ウラン水和物に変化し、PuO$$_{2}$$は反応しなかった。また、金属Uは、Puよりも、過酸化水素への反応性が高かった。次に、過酸化水素水中のUO$$_{2}$$とPuO$$_{2}$$混合粉末について同様な試験を行った。過酸化水素水の中層部からは、主に過酸化ウラン水和物が得られ、底部からは、主にPuO$$_{2}$$粉末が得られた。過酸化水素中では、UO$$_{2}$$の方が、PuO$$_{2}$$よりも反応性と移動性が高いことが分かった。
6
Propagation of U(V)-reduction in the presence of U(IV) aggregate in a weakly acidic solution
北辻 章浩; 音部 治幹; 木村 貴海; 木原 壯林*
Electrochimica Acta, 141, p.6 - 12, 2014/09
 被引用回数:1 パーセンタイル:93.03(Electrochemistry)
弱酸性溶液中でのU(VI)の電解還元過程を電気化学的、及び分光学的手法を用いて調べた。金マイクロ電極を用いてボルタンメトリー測定したところ、pH2.0から3.5の溶液中で、U(VI)からU(V)への可逆な一電子還元波と、U(V)の非可逆な還元波を観測した。金網電極を用いて、U(VI)からU(V)への還元が生じる電位で定電位差電解を行ったところ、U(IV)の凝集体が電極上及び溶液中に形成された。この凝集体は電解還元されたU(V)の不均化反応により生成すること、凝集体の生成により不均化反応速度が増大することを明らかにした。この反応により、U(VI)の定電位差電解は、電解の途中で急激に電流が増加する特異な挙動を示すことになる。電解により溶液中に形成されるU(IV)の凝集体をX線回折により分析したところ、結晶性の悪いUO$$_{2}$$であった。
7
Raman spectroscopic study on NpO$$_{2}$$$$^{+}$$-Ca$$^{2+}$$ interaction in highly concentrated calcium chloride
藤井 俊行*; 上原 章寛*; 北辻 章浩; 山名 元*
Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 301(1), p.293 - 296, 2014/07
 被引用回数:2 パーセンタイル:48.55(Chemistry, Analytical)
高濃度塩化カルシウム溶液中でのネプツニルイオンの配位環境をラマン分光法により調べた。NpO$$_{2}$$$$^{+}$$及びNpO$$_{2}$$$$^{2+}$$の対称伸縮モード($$nu$$$$_{1}$$)に加えて、NpO$$_{2}$$$$^{+}$$の非対称伸縮モード($$nu$$$$_{3}$$)を観測した。$$nu$$$$_{3}$$のラマンシグナルは、塩化カルシウム濃度の増加と共に強度を増した。これはNp(V)とCa(II)のカチオン-カチオン相互作用によるものであると結論した。
8
「疎水性, 親水性新規ジアミド化合物によるMA相互分離技術開発」3年間成果のまとめ(受託研究)
佐々木 祐二; 津幡 靖宏; 北辻 章浩; 須郷 由美; 白数 訓子; 池田 泰久*; 川崎 武志*; 鈴木 智也*; 三村 均*; 臼田 重和*; et al.
JAEA-Research 2014-008, 220 Pages, 2014/06
文部科学省からの委託事業、原子力システム研究開発事業で行った研究「疎水性,親水性新規ジアミド化合物によるMA相互分離技術開発」3年間の成果をまとめる。本事業は次の3つのテーマからなる、(1) MA+Ln一括分離技術開発:DOODA基礎特性評価、(2)Am/Cm/Ln相互分離技術開発: Ln錯体の基礎特性評価,溶媒抽出分離法,抽出クロマトグラフィー法、(3)分離技術評価: プロセス評価。(1)では新規抽出剤であるDOODAの基礎特性の成果をまとめた。(2)では新規配位子が配位した金属錯体の構造解析結果、抽出剤を使った溶媒抽出結果、及び抽出クロマトグラフィーでのカラム分離結果をまとめた。(3)ではこれら結果を総合して相互分離フローを作成し、それぞれフラクションの元素量,放射能量,発熱量の評価を行った。
9
Electroanalytical study of actinide ions
北辻 章浩
Review of Polarography, 60(1), p.25 - 34, 2014/05
これまでに主に電気化学的手法を用いて行ってきた、ウラン,ネプツニウム,プルトニウムなどのアクチノイドイオンの、液/液界面移動反応及び酸化還元反応の基礎研究及び分離分析法開発への応用研究について総合的にまとめた。液/液界面移動反応に関して、アクチノイドイオンの界面移動反応測定法の開発、同法を用いた標準移動電位及び錯生成定数の決定について概説し、界面移動反応データに立脚したアクチノイドの分離法について述べた。また、アクチノイドの酸化還元反応に関して、非可逆還元過程に含まれるメディエータ反応及び電極触媒反応について解説し、蓄積した酸化還元データに基づくことにより可能となったアクチノイドイオンの選択的原子価調整法開発について述べた。
10
Measurement of the Md$$^{3+}$$/Md$$^{2+}$$ reduction potential studied with flow electrolytic chromatography
豊嶋 厚史; Li, Z.*; 浅井 雅人; 佐藤 望; 佐藤 哲也; 菊池 貴宏; 金谷 佑亮; 北辻 章浩; 塚田 和明; 永目 諭一郎; et al.
Inorganic Chemistry, 52(21), p.12311 - 12313, 2013/11
 被引用回数:3 パーセンタイル:77.15(Chemistry, Inorganic & Nuclear)
本研究では、フロー電解クロマトグラフィー装置を用いメンデレビウム(Md)の還元挙動を調べた。クロマトグラフィーカラムに適切な電位を印加することにより、安定なMd$$^{3+}$$をMd$$^{2+}$$へと還元できた。Md$$^{3+}$$+e$$^{-}$$$$rightarrow$$Md$$^{2+}$$反応の還元電位を標準水素電極に対して-0.16$$pm$$0.05Vと決定した。
11
Novel soft-hard donor ligand, NTAamide, for mutual separation of trivalent actinides and lanthanides
佐々木 祐二; 津幡 靖宏; 北辻 章浩; 森田 泰治
Chemistry Letters, 42(1), p.91 - 92, 2013/01
 被引用回数:8 パーセンタイル:45.11(Chemistry, Multidisciplinary)
新規なN-ドナー抽出剤、NTAアミドを開発し、Am-Cm-Ln相互分離に用いた。0.1-0.2M HNO$$_{3}$$条件で、高いAn-Ln分離比を確認し、これはNTAアミドへのプロトネーションがAn-Ln分離に重要と考えられる。NTAアミドは通常条件下で安定であり、高いAn-Ln分離比を持つ安定な化合物を得ることができた。また、NTAアミドと水溶性ジグリコールアミドを併用し、世界的に見ても高いAm-Cm分離比(6.5)を確認することができた。以上のことからNTAアミドはAm-Cm-Ln分離において有望な化合物であることを確認した。
12
Flow electrolysis of U, Np and Pu ions utilizing electrocatalysis at a column electrode with platinized glassy carbon fiber working electrode
北辻 章浩; 木村 貴海; 木原 壯林*
Electrochimica Acta, 74, p.215 - 221, 2012/07
 被引用回数:1 パーセンタイル:94.17(Electrochemistry)
白金黒付グラッシーカーボン繊維を作用極とするカラム電極を作製し、種々の原子価のU, Np及びPuの酸化還元をフロー電解により調べた。電解挙動を従来用いてきたグラッシーカーボン繊維を作用極とするカラム電極によるものと比較した。白金黒の電極触媒作用によりNp(V)及びPu(V)の還元に対する過電圧が大きく低減され、Np(V)からNp(IV)への一電子還元波とそれに引き続くNp(III)への一電子還元波の逐次還元されることがわかった。また、Pu(VI)は、Pu(V)やPu(IV)を経ることなくPu(III)まで三電子還元された。これらの電解挙動は、従来用いてきたグラッシーカーボン電極で観られた還元とは異なる反応過程によるものである。これに対しU(VI)の還元や、Np及びPuの可逆な酸化還元は、電極触媒による影響が小さい。回転ディスク電極ボルタンメトリー測定により、白金黒付電極での還元過程を調べ、白金の還元的水素吸着電位よりも高い電位で、Np(V)の還元電流が流れることを初めて見いだした。得られた酸化還元データをもとに、U, Np及びPuの迅速かつ精密な原子価調整法を提案した。
13
Actinides extractability trends for multidentate diamides and phosphine oxides
佐々木 祐二; 北辻 章浩; 須郷 由美; 津幡 靖宏; 木村 貴海; 森田 泰治
Solvent Extraction Research and Development, Japan, 19, p.51 - 61, 2012/00
多くの中心骨格を持つジアミド,リン酸化物抽出剤を用いてアクチノイドの溶媒抽出を行った。アクチノイドの溶媒抽出の結果から、6員環を形成し、2つのリン酸基を持つBDPPMが最も高い抽出性能を示した。一方、BDPPMはドデカンに溶解しない問題点を持つ。希釈剤への溶解性、合成の容易さ、使用後の燃焼処分の可能性、アクチノイドの抽出性能を考慮すると、ジグリコールアミド化合物が高レベル廃液からの抽出には有効であることが確認された。
14
アクチノイド元素
木村 貴海; 北辻 章浩
分析化学便覧改訂6版, p.319 - 324, 2011/09
日本分析化学会は、昭和36年「分析化学便覧」初版を刊行して以来、10年ごとに改訂を重ね、今回、改訂六版分析化学便覧を刊行する。その中の第5章対象別分析法において、アクチノイド元素を分担執筆した。トリウム,ウラン,プルトニウム、及びその他のアクチノイドについて、元素の化学的性質,分析法概要,試料処理,重量法,容量法,吸光・蛍光光度法,放射能測定法,電気化学分析法,同位体希釈質量分析法、及びその他の分析法を解説した。
15
Formation constants of Eu(III)-carboxylates determined by ion-selective liquid membrane electrode
佐々木 隆之*; 吉田 初美*; 北辻 章浩; 高木 郁二*; 森山 裕丈*
Chemistry Letters, 40(8), p.870 - 871, 2011/08
 パーセンタイル:100(Chemistry, Multidisciplinary)
有機配位子の錯生成定数を決定するために、ビスジフェニルフォスフォリルメタンをイオノフォアとする3価金属イオン用イオン選択性電極を開発した。作製したイオン選択性電極は、試料溶液中のEu(III)イオン濃度に対しネルンスト応答した。マロン酸などのカルボン酸が共存する試料溶液に対しても安定的かつ再現性よく測定が可能であった。同法を用いて決定したEuのカルボン酸錯体の錯生成定数は、既報の値と良い一致を示した。
16
Standard Gibbs free energies for transfer of actinyl ions at the aqueous/organic solution interface
北辻 章浩; 奥垣 智彦*; 糟野 潤*; 久保田 宏紀*; 前田 耕治*; 木村 貴海; 吉田 善行; 木原 壯林*
Journal of Chemical Thermodynamics, 43(6), p.844 - 851, 2011/06
 被引用回数:1 パーセンタイル:89.78(Thermodynamics)
液々分配法とイオン移動ボルタンメトリーにより、5価及び6価アクチニルイオンの水相/有機相間移動標準ギブスエネルギーを決定した。ニトロベンゼン, 1,2-ジクロロエタン,ベンゾニトリル,アセトフェノン、及び2-ニトロフェニルオクチルエーテルを有機溶媒として用いた。有機溶媒の種類によらず、U(VI), Np(VI), Pu(VI)のイオン移動ギブスエネルギーはほぼ一致し、Mg(II)よりも少し大きい値であった。Np(V)のイオン移動ギブスエネルギーは他の一価イオンに比べて非常に大きな値を示した。アクチニルイオンのイオン移動ギブズエネルギーの溶媒に対する依存性は、プロトンイオンやMg(II)のそれと類似していた。3価及び4価アクチノイドイオンについてもイオン移動ギブスエネルギーの検討を行った。
17
Separation of Am, Cm and lanthanides by solvent extraction with hydrophilic and lipophilic organic ligands
佐々木 祐二; 北辻 章浩; 津幡 靖宏; 須郷 由美; 森田 泰治
Solvent Extraction Research and Development, Japan, 18, p.93 - 101, 2011/00
有機相と水相の両相に存在する、水溶性,疎水性化合物によるAm, Cm, Lnの相互分離を調査した。水溶性化合物はジエチレントリアミン5酢酸(DTPA),マロンアミド,アミド酸,テトラエチルジグリコールアミド(TEDGA)、とテトラエチルジオクサオクタンジアミド(DOODA(C2))を用い、疎水性化合物にはテトラオクチルジグリコールアミド(TODGA),テトラドデシルジグリコールアミド(TDdDGA),テトラオクチルジオクサオクタンジアミド(DOODA(C8)),テトラドデシルジオクサオクタンジアミド(DOODA(C12))を利用した。DOODAは軽希土類元素に高い選択性を持ち、一方、DGA化合物は中,重希土類と高い反応性を持つ。両方の配位子を水相,有機相に溶解した系では高いLn相互分離性を示した。同じ抽出系を用い相互分離の困難なAm/Cmについて検討した結果、分離比3以上を記録した。
18
Mutual separation of actinides from middle lanthanides by the combination of two neutral donors, $$N,N,N,N$$-tetraoctyl-3,6-dioxaoctanediamide and $$N,N,N,N$$-tetraetyldiglycolamide
佐々木 祐二; 森田 泰治; 北辻 章浩; 木村 貴海
Chemistry Letters, 39(8), p.898 - 899, 2010/08
 被引用回数:14 パーセンタイル:43.23(Chemistry, Multidisciplinary)
Sm, Eu, Gdからアクチノイド(An)元素であるAm, Cmの分離が、テトラオクチルジオクサオクタンジアミド(DOODA)とテトラエチルジグリコールアミド(TEDGA)を組合せた抽出系により試みられた。抽出剤のDOODAは軽ランタノイド(Ln)に高い選択性を持ち、マスキング材のTEDGAは重Lnに高い選択性を持つ。これを組合せることにより、Am, Cmと中Lnに高い分離性を生み出すことを検討した。その結果、Am/Sm, Am/Eu, Am/Gdの分離係数それぞれ14.4, 40, 111を見いだした。本方法により、硝酸-ドデカン溶媒抽出系で高いAn/Ln分離性を生み出す可能性を示すことができた。
19
Development of a new extractant and a new extraction process for minor actinide separation
森田 泰治; 佐々木 祐二; 朝倉 俊英; 北辻 章浩; 須郷 由美; 木村 貴海
IOP Conference Series; Materials Science and Engineering, 9, p.012057_1 - 012057_11, 2010/05
マイナーアクチノイド(特にAm, Cm)分離のための抽出剤としてテトラオクチルジグリコールアミド(TODGA)を開発した。新抽出剤を高レベル廃液からのAm-Cm分離プロセスへ適用するためには、核分裂生成物に対する分離係数,耐放射線性,化学的安定性,抽出容量,ドデカンへの溶解性,抽出剤の製造性及びコスト等のパラメータに対する条件を満足しなければならない。抽出容量の観点からTODGAはテトラドデシルジグリコールアミド(TDdDGA)に改良し、Zr, Pdに対する除染係数向上のため錯形成剤を添加する手法を開発した。TDdDGAのドデカン溶液による、Amを添加した模擬高レベル廃液及びミキサセトラを用いた向流多段連続抽出試験を実施した結果、Am回収率として99.96%以上が得られ、かつZr, Pd等の核分裂生成物から良好に分離された。
20
Electrolytic reduction mechanism of Np(V) and the effect of coexisting nitric acid
北辻 章浩; 木村 貴海; 木原 壯林*
IOP Conference Series; Materials Science and Engineering, 9, p.012078_1 - 012078_7, 2010/05
定電位差電解法によりNp(V)を還元したところ特異な電解挙動を示した。電解挙動やボルタンメトリーにより電極反応を詳しく調べ、その還元機構を明らかにした。溶液中にNp(IV)あるいはNp(III)が存在すると、電極反応により還元生成するNp(III)とNp(V)とが電子交換する化学反応により、Np(V)の還元が進む。電解に白金電極を用いた場合、十分な負電位を印加することにより電極表面に水素原子が吸着し、その水素原子がNp(V)を直接還元する電極触媒反応によりNp(V)の還元が起こる。白金電極では二つの反応機構により還元が進むので、金電極を用いる場合に比べ、電解還元速度が大きくなる。硝酸イオンが共存すると、その錯生成能によりNp(IV)が安定化されるためNp(III)の還元生成が阻害される。このため、Np(III)との化学反応に基づくNp(V)の還元速度も小さくなり、電解還元に長い時間を要する。