第 218 回 JAEA コロキウム所属：溶液・融体化学研究グループ Group

第 218 回 JAEA コロキウム
所属
：溶液・融体化学研究グループ
Group
： Condensed Matter Chemistry Group
発表者
：本田充紀
Speaker ： Honda Mitsunori
題目
： Cs LⅢ吸収端 NEXAFS 測定による粘土鉱物中における Cs イオンの電子構造
解析と減容化へ向けた応用展開
Title
： Investigation of local electronic structures of Cesium ion in cray minerals using
Fluorescence XAFS measurements and application toward volume reduction.
アブストラクト：
Cs を固定する能力の異なる 2 種類の粘土鉱物（バーミキュライトとカオリナイト）中での Cs の相互作用
の違いが Cs の電子構造に及ぼす影響と、水環境下における Cs 電子構造の変化を調べるため、Cs LⅢ吸
収端での吸収端近傍 X 線吸収微細構造（NEXAFS）測定を行った。NEXAFS は内殻励起に起因する元
素選択性を持つが、Cs LⅢ端(5.01keV)と Ti K 端(4.96keV)が極めて近いため、粘土鉱物中に存在する微
量の Ti によって Cs の LⅢ端 NEXAFS 測定が困難であった。本研究では KEK-PF BL-27 に開発した蛍
光法による NEXAFS 測定システムを用いて、粘土鉱物中の微量成分である Ti と Cs を完全に分離して、
Cs LⅢ端 NEXAFS スペクトルを得ることに成功した。これにより粘土鉱物中での相互作用の違いが Cs の
電子構造に反映されることを明らかにした。また、イオン性固体である Cs 化合物の標準物質とはスペクト
ル形状に違いが生じることを確認した。これは、粘土鉱物中の Cs の電子構造は、イオン結合性固体の Cs
とは軌道混成が異なることを反映しており、NEXAFS を用いることで粘土鉱物中の Cs 近傍の O 原子との
共有結合性の寄与について明らかにした。また、本システムを用いた減容化へ向けた応用展開として、
高い放射性物質吸着能力を有する化学修飾グラフェン材料を用いたセシウム吸着および低温昇華処理
によるセシウム含有粘土鉱物からのセシウム脱離についても紹介する。
Abstract：
Influence of local electronic structures of cesium in two kinds of clay minerals (Vermiculite
and Kaolinite) in which the different ability to fix cesium is investigated by near edge x-ray
absorption fine structure (NEXAFS) at the Cs LⅢ adsorption edge.
The NEXAFS measurement is known to have element selectivity due to inner shell
excitation, but the L3 edge of cesium NEXAFS measurement was difficult by a very small
amount of Titanium which is exited in clay minerals because Cs LⅢ edge (5.01 keV) and Ti K
edge (4.96 keV) is extremely close. In this study, we succeed in getting Cs LⅢ edge NEXAFS
spectra which completely distinguished Ti which was minor component in clay minerals and
Cs using fluorescence NEXAFS measurements which we have recently developed in KEK-PF
BL27A.
Herewith, we clarified that difference in interaction in clay minerals was reflected in
electronic structure of the Cs. In addition, we perform the comparison with the standard
material of Cs compounds which were ionic solids. As the result of NEXAFS spectra, we
found that a difference appeared in the spectrum of the standard materials. This indicates
different orbital hybridization of Cs between the clay minerals and standard ionic solids
because electronic structures in the Cs NEXAFS reflect orbital hybridization around Cs sites
and suggests some contribution of covalent character for strong fixation of Cs in clay minerals.
From the result, the electronic structure of Cs in clay minerals reflected that orbital
hybridization was different from the ionic solid which was a Cs standard material and we
have achieved that the contribution of covalent attachment occurred. Furthermore, we
introduced the application toward Cs volume reduction.

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