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本研究は酸化還元過程の電子状態の同位体効果が化学交換の同位体効果に反映するか否かという問題に対し、実験的アプローチを取ったものであり、その方法として、軽い元素から重い元素まで同じような化学反応系で考えられる、アマルガムに注目した。
アマルガムの同位体効果はリチウムで詳しく観測されているが、その他の元素では信頼できるデータが殆ど無い。本研究ではアルカリ金属、アルカリ土類元素イオンから、カリウム、マグネシウム、ルビジウム、バリウム等についてアマルガム電解生成条件、質量分析計による同位体分析法の基礎実験と、アマルガム-水溶液、二相間の同位体効果の実測を目的とした。
本年度は、特にカリウム、マグネシウム、バリウムの同位体効果を実測した。この結果マグネシウムではリチウムと同様に軽い同位体がアマルガム相に濃縮し、カリウムとバリウムは、初期の段階で軽い同位体が濃縮されるが、時間の経過と共に同位体効果が逆転し、長時間の平衡後には重い同位体がアマルガム相に濃縮されるという奇妙な結果が得られた。この現象を解析した結果、平衡の同位体効果に温度依存性があり、分子振動の効果の小さい元素が常温領域で重い同位体のアマルガム相濃縮を示し、低温では検討した全ての元素が軽い同位体のアマルガム相濃縮傾向を示すことがわかった。またこの結果と以前から行なっているウランU(IV)-U(VI)酸化還元反応同位体効果を整理した。

【研究分担者】
野村雅夫	東京工業大学	原子炉工学研究所	教務職員	(Kakenデータベース)
冨安博 (富安博)	東京工業大学	原子炉工学研究所	教授	(Kakenデータベース)