金属イオンを含有した亜臨界水による土壌粘土鉱物からのCs脱離に関する研究
【研究キーワード】
福島第一原子力発電所事故 / 汚染土壌 / 粘土鉱物 / 放射性セシウム / 分子動力学 / イオン交換 / 亜臨界水 / 除染 / バーミキュライト / 第一原理計算 / 原子力発電所事故
【研究成果の概要】
亜臨界水中でのイオン交換現象は、粘土鉱物、特にバーミキュライトに強固に吸着しているCsを高速脱離させるのに大変有効である。しかしながらそのCsイオン交換機構は学術的に十分解明されていない。そこで本研究では亜臨界水イオン交換によるCsの脱離機構を分子動力学計算及び第一原理計算を使って明らかにし、その結果に基づいてCs脱離過程を輸送現象論の適用により数学モデル化した。実土壌処理を想定したイオン交換Cs脱離プロセスの物質収支が計算され、Cs回収性能が評価された。
【研究の社会的意義】
東京電力福島第一原子力発電所事故後の除染作業により放射性セシウムによる汚染土壌が大量に発生した。そのうち高度に汚染した土壌（65万m3）は何らかの物理化学的処理により廃棄物量を減容し、コンパクトに処分することが求められている。Csは土壌中の粘土鉱物、特にバーミキュライトに選択的に吸着されているが、バーミキュライトからCsを効率的に回収できる方法として亜臨界水イオン交換法がある。本研究は分子動力学計算と第一原理計算を使って亜臨界水中のCsのイオン交換脱離機構を明らかにし、更にCs脱離過程を数学モデル化して効率的なCs脱離条件を明らかにした。
【研究代表者】