粘土鉱物／アパタイト複合体によるCsとSrの同時回収・安定化に向けた基盤構築

本研究では、137Csと90Srに対して高選択性を有する粘土鉱物/アパタイト複合体を作製し、燃料デブリ由来の汚染水中の137Csと90Sr同時回収・安定化法の検討を行っている。本年度は2021年度までの雲母/アパタイト複合体によるセシウムイオンとストロンチウムイオンの吸着性能の結果を踏まえて、アパタイトを介した黒雲母とゼオライトの複合体（黒雲母/アパタイト/ゼオライト複合体）をリン酸アンモニウム処理に加えてリン酸水素二ナトリウムでの処理により作製すると共に、セシウムイオンとストロンチウムイオンの同時吸着実験を行い、吸着性能と選択性について評価した。その結果、リン酸アンモニウムを用いた時と同様に、リン酸水素二ナトリウムを用いて、黒雲母/アパタイト/ゼオライト（モルデナイト）複合体を作製できることが明らかになった。また、リン酸水素二ナトリウム処理により得られた複合体は、リン酸アンモニウム処理時の複合体と比較して、ストロンチウムイオンを選択的に吸着できており、アパタイトのストロンチウムイオン吸着能を保持したまま、セシウムイオンに対しても高い選択性を示すことが明らかになった。この結果は、リン酸水素二ナトリウムの処理によりナトリウムイオンが雲母層間やモルデナイト細孔内に取り込まれたためと考えられる。さらに、リン酸水素二ナトリウム処理により得られた複合体は、セシウムイオンが過剰に含まれる溶液中においても、ストロンチウムイオンを選択的に吸着できることが分かり、アパタイトの高いストロンチウムイオン選択性も明らかにできた。

本研究では、137Csと90Srに対して高選択性を有する粘土鉱物/アパタイト複合体を作製し、燃料デブリ由来の汚染水中の137Csと90Sr同時回収・安定化法の検討を行っている。本年度は2021年度までの雲母/アパタイト複合体によるセシウムイオンとストロンチウムイオンの吸着性能の結果を踏まえて、アパタイトを介した黒雲母とゼオライトの複合体（黒雲母/アパタイト/ゼオライト複合体）をリン酸アンモニウム処理に加えてリン酸水素二ナトリウムでの処理により作製すると共に、セシウムイオンとストロンチウムイオンの同時吸着実験を行い、吸着性能と選択性について評価した。その結果、リン酸アンモニウムを用いた時と同様に、リン酸水素二ナトリウムを用いて、黒雲母/アパタイト/ゼオライト（モルデナイト）複合体を作製できることが明らかになった。また、リン酸水素二ナトリウム処理により得られた複合体は、リン酸アンモニウム処理時の複合体と比較して、ストロンチウムイオンを選択的に吸着できており、アパタイトのストロンチウムイオン吸着能を保持したまま、セシウムイオンに対しても高い選択性を示すことが明らかになった。この結果は、リン酸水素二ナトリウムの処理によりナトリウムイオンが雲母層間やモルデナイト細孔内に取り込まれたためと考えられる。さらに、リン酸水素二ナトリウム処理により得られた複合体は、セシウムイオンが過剰に含まれる溶液中においても、ストロンチウムイオンを選択的に吸着できることが分かり、アパタイトの高いストロンチウムイオン選択性も明らかにできた。