【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.05.19】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

24AE0026

利用課題名 / Title

地層処分環境における多元系の核種溶解度評価のための沈殿固相構造解析

利用した実施機関 / Support Institute

日本原子力研究開発機構 / JAEA

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

外部利用/External Use

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）-

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）次世代ナノスケールマテリアル/Next-generation nanoscale materials（副 / Sub）-

キーワード / Keywords

水酸化物共沈,形状・形態観察,XANES,EXAFS

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

小林 大志

所属名 / Affiliation

京都大学大学院工学研究科

共同利用者氏名 / Names of Collaborators Excluding Supporters in the Hub and Spoke Institutes

原田尚紀

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Supporters in the Hub and Spoke Institutes

松村大樹,池田篤史

利用形態 / Support Type

（主 / Main）共同研究/Joint Research（副 / Sub）-

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

AE-006：エネルギー分散型XAFS装置

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

放射性廃棄物処分の安全評価では、廃棄物に含まれる様々な放射性核種の地下水中における溶解度を定量的に把握することが求められる。既往研究では、核種毎に溶解度を支配する溶解度制限固相が調べられてきたが、想定される実環境には様々な核種が混在するため、単一核種ではなく、複数の核種が混在する共沈固相が形成される可能性が高い。そこで、本研究では、アクチノイド核種の化学アナログとしてCe(IV)、核分裂生成核種としてZr(IV)に着目し、両核種の混合溶液から共沈固相を調製した。異なる溶液条件下で振とうした共沈固相の状態をX線吸収分光法（XANESおよびEXAFS）によって詳細に調べた。

実験 / Experimental

実験では、大気雰囲気下において、まず、Ce(III)およびZr(IV)の酸性母溶液をZr/Ceモル比が10/0、7/3、5/5、3/7、0/10となるように混合した。次に、NaOH水溶液を滴下してpHを8および12に調整した。このとき、pH8に試料については、pH緩衝剤（TAPS）を用いた。それぞれpHにおいて試料溶液を25℃または70℃の恒温器内で約1カ月間振とうした。試料溶液のpHおよびEhを再び測定した後、固相を取り出し、SPring-8のBL14B1エネルギー分散型XAFS(DXAFS)装置を用いて、CeのK-edgeにおいてX線吸収スペクトルを取得した。

結果と考察 / Results and Discussion

図1にZr/Ceモル比5/5でpH8およびpH12で25℃および70℃で振とうした固相のCe K-edgeにおけるXANESスペクトルを示す。また、比較のため、Ce(III)Cl₃およびCe(IV)(NH₄)₂(NO₃)₆から調製したCe(OH)₃およびCe(OH)₄のXANESスペクトルを合わせて図1に示す。Zr/Ceモル比5/5で調製した固相試料のスペクトルはいずれもCe(OH)₃のそれとは大きく異なり、試料中にCe(III)はほとんど含まれないことが示唆された。本実験では、初期溶液としてCe(III)母溶液を用いたが、試料溶液を振とうされたpH8およびpH12で測定されたEh値は、CeO₂（Ce(OH)₄）が支配的な領域にあることがプールべ図から示された。このため、Ce(OH)₃として共沈したものが、振とう期間中にCe(IV)へと酸化されたと考えられた。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

図1　 Zr/Ceモル比5：5、pH8および12、25℃および70℃で振とうさせた固相のCe K-edgeのXANESスペクトル

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

なし。

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件