高選択4価／6価核燃料物質同時沈殿剤としてのN-ピロリドン誘導体の開発

実際にPuを用いた沈殿試験を2種類の沈殿剤（架橋N-ピロリドン誘導体）を用いて行った。結果として、Pu(IV)に対して良好な沈殿能を示すことが明らかとなった。具体的には使用済み核燃料溶解液中に119 mMのPu(IV)がある場合(融解金属高速増殖炉の使用済み核燃料での試算値)、99%以上を沈殿回収できる試算となった。また、他のM(IV) (M = Ce, Th, U, Np)と比較すると、実験条件によってはCe(IV)のみ全く異なる沈殿物を生じることが明らかとなった。一方でPu(IV)と他のAn(IV)は沈殿率こそ異なるものの、同じ結晶構造で沈殿を生じることが分かった。これを踏まえ、今後の沈殿剤開発においては、Pu(IV)の模擬としてのM(IV)との反応性は模擬できていない部分が多分にあることを認識して注意深く検討する必要があると考える。また、沈殿物中に存在する極めて強い水素結合について単結晶中性子構造解析(SCND)を用いて詳細に検討した。当該水素結合は(+)-CAHB((+)-Charge Assisted Hydrogen Bonding)であることが単結晶X線構造解析によって示唆されていたものの、その水素にはほとんど電荷密度が存在しないために原理的に確認ができていなかった。これに対し本研究ではSCNDによって水素の原子座標を決定するに至った。これにより、当該沈殿物の構造的な理解がより深まった。以上より、実用に耐えうると期待される沈殿剤が確認された。今後はこれまでに得られた知見を基に沈殿剤の構造の内、沈殿能に大きくかかわる因子の把握を目的として研究を行う。

実際にPuを用いた沈殿試験を2種類の沈殿剤（架橋N-ピロリドン誘導体）を用いて行った。結果として、Pu(IV)に対して良好な沈殿能を示すことが明らかとなった。具体的には使用済み核燃料溶解液中に119 mMのPu(IV)がある場合(融解金属高速増殖炉の使用済み核燃料での試算値)、99%以上を沈殿回収できる試算となった。また、他のM(IV) (M = Ce, Th, U, Np)と比較すると、実験条件によってはCe(IV)のみ全く異なる沈殿物を生じることが明らかとなった。一方でPu(IV)と他のAn(IV)は沈殿率こそ異なるものの、同じ結晶構造で沈殿を生じることが分かった。これを踏まえ、今後の沈殿剤開発においては、Pu(IV)の模擬としてのM(IV)との反応性は模擬できていない部分が多分にあることを認識して注意深く検討する必要があると考える。また、沈殿物中に存在する極めて強い水素結合について単結晶中性子構造解析(SCND)を用いて詳細に検討した。当該水素結合は(+)-CAHB((+)-Charge Assisted Hydrogen Bonding)であることが単結晶X線構造解析によって示唆されていたものの、その水素にはほとんど電荷密度が存在しないために原理的に確認ができていなかった。これに対し本研究ではSCNDによって水素の原子座標を決定するに至った。これにより、当該沈殿物の構造的な理解がより深まった。以上より、実用に耐えうると期待される沈殿剤が確認された。今後はこれまでに得られた知見を基に沈殿剤の構造の内、沈殿能に大きくかかわる因子の把握を目的として研究を行う。