Mechanism and structural elucidation of an extractant for minor actinide partitioning

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本研究はHONTAの放射線分解に着目し、工学規模の移行時に求められる分解物混入等の安全性評価に寄与する。垂直イオン化エネルギー（VIE; Vertical Ionization Energy）や光分解物等を測定し、初期反応で生成するラジカルカチオンの電子構造を明らかにするとともに、量子化学計算によって、主要な分解機構を解明することを目的とする。R4年度は、①金板塗布、②加熱気化、③レーザー脱離による真空導入の妥当性について、真空紫外（VUV; Vacuum UltraViolet）光照射で得られる各種スペクトルから評価した。金板塗布は、ピラニア溶液による金板の洗浄後、HONTAを塗布することで、残留有機物等を排除した（ただし、HONTA合成時の不純物は除去していない）。加熱気化では、HRNTA（R=Methyl, Octyl）を用いた熱的特性やVIEを比較した。約110℃に加熱したHMNTAの光電子スペクトルにR3年度再現性を確認するとともに、VIEを7.8 eVに決定した。その一方で、同温度で加熱したHONTAの光電子スペクトルではCO2の混在が認められた。信号の立ち上がりからVIEを8.1 eVと算出したものの、熱分解抑制は困難であることを示唆した。レーザー脱離では、メッシュを組み込んだ改良機器によりバックグランドの信号低減を確認した。質量分析ではHONTAの単一ピークを検出し、不要イオンの除去に成功した。理論計算では、分子動力学シミュレーションにより金板塗布HONTAの凝集構造をモデリングした。また、GRRMの反応経路探索から、気相HMNTAの安定なコンフォメーションを選定するとともに、VIEを推算した。加熱温度でのボルツマン分布を考慮した計算スペクトルは実験光電子スペクトルと良く一致し、バンドの帰属によって、電子基底状態にあるHMNTAの電子構造を明らかにした。