高レベル放射性廃液中の元素を光で選別、分別回収の革新的原理を実証－デザインされた光により、光反応の元素選択性と反応性を両立させることに成功－

2022年5月20日

プレスリリース

本研究のポイント

◇高レベル放射性廃液に含まれるアクチノイドやランタノイドと呼ばれる元素群は化学的な性質（イオン半径）がほぼ同じため、通常の化学的な手法で分別するのは大変です。一方、各元素は吸収する光の波長が異なるため、光吸収により元素を選んでエネルギーを付与できます。この特徴が分別に役立つのではと考えられました。しかし、単純な光吸収ではエネルギーが足りないため化学反応を誘起できず分別の原理としては不完全でした。

◇我々は、エネルギーを補うための別の光吸収を同時に起こすことで、アメリシウムの光誘起反応の観測に世界で初めて成功しました。また、この原理を使い、ランタノイドが共存する溶液中から光反応したアメリシウムだけ回収できることを実証しました。

◇放射性廃棄物分別工程の簡素化や希少金属の超高純度精錬への貢献が期待されます。

概要

国立研究開発法人日本原子力研究開発機構（理事長：小口正範、以下「原子力機構」という。）物質科学研究センターアクチノイド科学研究グループの松田晶平博士研究員（当時）ら及び中島信昭大阪市立大学名誉教授（現?公益財団法人レーザー技術総合研究所（理事長：高西一光、以下「レーザー総研」）特別研究員）は、アメリシウムに特徴的な吸収波長のレーザーを硝酸水溶液中のアメリシウムに照射することにより酸化反応が誘起されることを見出しました。また、そのメカニズムを解明すると共に、この現象を用いたアメリシウムの分離実証試験を行いました。

これらの結果は、今回の手法が放射性廃棄物の分別原理として新たな選択肢となりうることを示唆しています。また、アメリシウム以外のランタノイド?アクチノイドに対しても有効な選別原理になると考えられるため、希少金属の再利用を促進する超高純度精製法への発展が期待できます。持続可能な資源循環型社会の実現に貢献する日本発の新技術が誕生する可能性があります。

本研究成果は、5月18日付（日本時間）の「Science Advances誌」に掲載されました。

論文情報

雑誌名	Science Advances
論文タイトル	“Marking actinides for separation: Resonance-enhanced multiphoton charge transfer in actinide complexes” 「アクチノイドに仕分けタグをつける：アクチノイド錯体の共鳴多光子電荷移動」
著者	Shohei Matsuda¹, Keiichi Yokoyama¹, Tsuyoshi Yaita¹, Tohru Kobayashi¹, Yui Kaneta¹, Marie Simonnet¹, Tetsuhiro Sekiguchi¹, Mitsunori Honda¹, Kojiro Shimojo¹, Reisuke Doi¹, Nobuaki Nakashima^2,3 （所属） ¹Materials Sciences Research Center, Japan Atomic Energy Agency, ²Department of Chemistry, Graduate School of Science, Osaka City University, ³Institute for Laser Technology.
DOI	10.1126/sciadv.abn1991

助成金

本研究は日本学術振興会の科学研究費助成事業JP20K19999及び福島復興研究活動に関する日本原子力研究開発機構の予算による助成を受けました。

プレスリリース全文 (2.7MB)

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