(57)【要約】【課題】スピネル型結晶構造を有する水素イオン及びリチウムイオン含有酸化マンガンからなる三重水素の吸収材であって、三重水素の吸収能力が高い三重水素吸収材を提供すること。【解決手段】スピネル型結晶構造を有する水素イオン及びリチウムイオン含有酸化マンガン（３）からなり、格子定数が８．０３７０〜８．０３９５Åであること、を特徴とする三重水素吸収材。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スピネル型結晶構造を有する水素イオン及びリチウムイオン含有酸化マンガン（３）からなり、
格子定数が８．０３７０〜８．０３９５Åであること、
を特徴とする三重水素吸収材。
【請求項２】
格子定数が８．１０００〜８．２６００Åであり且つスピネル型結晶構造を有するリチウムイオン含有酸化マンガン（１）を酸処理して得られる酸処理物（２）に、リチウムがドーピングされている、リチウムイオン含有酸化マンガン（１）の酸処理及びリチウムドーピング処理物であることを特徴とする請求項１記載の三重水素吸収材。
【請求項３】
リチウムのドーピング量が、リチウムイオン含有酸化マンガン（１）の酸処理物（２）１ｇ当たり、０．００１〜０．５ｍｇであることを特徴とする請求項２記載の三重水素吸収材。
【請求項４】
格子定数が８．１０００〜８．２６００Åであり且つスピネル型結晶構造を有するリチウムイオン含有酸化マンガン（１）を酸処理して得られる酸処理物であることを特徴とする請求項１記載の三重水素吸収材。
【請求項５】
マンガン化合物とリチウム化合物とを混合し、焼成原料混合物を得る混合工程と、該焼成原料混合物を、大気圧下で、２００〜８００℃で焼成し、格子定数が８．１０００〜８．２６００Åであり且つスピネル型結晶構造を有するリチウムイオン含有酸化マンガン（１）を得る焼成工程と、該リチウムイオン含有酸化マンガン（１）を、水素イオンを含有する酸水溶液に接触させて、リチウムイオン含有酸化マンガン（１）の酸処理物（２）を得る酸処理工程（１）と、該リチウムイオン含有酸化マンガン（１）の酸処理物（２）を、ｐＨ５．５〜６．５のリチウムイオンを含有する水溶液に接触させて、該リチウムイオン含有酸化マンガン（１）の酸処理物（２）にリチウムをドーピングすることにより、リチウム含有酸化マンガン（１）の酸処理及びリチウムドーピング処理物を得るリチウムドーピング工程と、
を行い得られた水素イオン及びリチウムイオン含有酸化マンガン（３）であり、
格子定数が８．０３７０〜８．０３９５Åであること、
を特徴とする三重水素吸収材。
【請求項６】
前記リチウムイオンドーピング工程におけるリチウムのドーピング量が、前記リチウムイオン含有酸化マンガン（１）の酸処理物（２）１ｇ当たり、０．００１〜０．５ｍｇであることを特徴とする請求項５記載の三重水素吸収材。
【請求項７】
マンガン化合物とリチウム化合物とを混合し、焼成原料混合物を得る混合工程と、該焼成原料混合物を、大気圧下で、２００〜８００℃で焼成し、格子定数が８．１０００〜８．２６００Åであり且つスピネル型結晶構造を有するリチウム含有酸化マンガン（１）を得る焼成工程と、該リチウムイオン含有酸化マンガン（１）を、水素イオンを含有する酸水溶液に接触させて、リチウムイオン含有酸化マンガン（１）の酸処理物を得る酸処理工程（２）と、
を行い得られた水素イオン及びリチウムイオン含有酸化マンガン（３）であり、
格子定数が８．０３７０〜８．０３９５Åであること、
を特徴とする三重水素吸収材。
【請求項８】
マンガン化合物とリチウム化合物とを混合し、焼成原料混合物を得る混合工程と、
該焼成原料混合物を、大気圧下で、２００〜８００℃で焼成し、格子定数が８．１０００〜８．２６００Åであり且つスピネル型結晶構造を有するリチウムイオン含有酸化マンガン（１）を得る焼成工程と、
該リチウムイオン含有酸化マンガン（１）を、水素イオンを含有する酸水溶液に接触させて、リチウムイオン含有酸化マンガン（１）の酸処理物（２）を得る酸処理工程（１）と、
該リチウムイオン含有酸化マンガン（１）の酸処理物（２）を、ｐＨ５．５〜６．５のリチウムイオンを含有する水溶液に接触させて、該リチウムイオン含有酸化マンガン（１）の酸処理物（２）にリチウムをドーピングすることにより、リチウムイオン含有酸化マンガン（１）の酸処理及びリチウムドーピング処理物を得るリチウムドーピング工程と、
を有することを特徴とする三重水素吸収材の製造方法。
【請求項９】
前記リチウムドーピング工程において、前記リチウムイオンを含有する水溶液として、水溶液中のリチウムイオンの総量を、水素イオン及びリチウムイオン含有酸化マンガンの格子定数を８．０３７０〜８．０３９５Åにするために必要なリチウムイオン量と、同量又は同量より微過剰の量に調節したリチウムイオンを含有する水溶液を用いることを特徴とする特徴とする請求項８記載の三重水素吸収材の製造方法。
【請求項１０】
請求項１〜７いずれか１項記載の三重水素吸収材を、三重水素を含有する軽水に接触させることにより、該水中の三重水素を分離することを特徴とする軽水からの三重水素の分離方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三重水素を含有する軽水から三重水素を分離するための三重水素吸収材、及びその製造方法、特に、水素イオン及びリチウムイオン含有酸化マンガンの格子定数を精密に制御することができる製造方法、並びに軽水からの三重水素の分離方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
三重水素（Ｔ）は、水素（Ｈ）の同位体であり、β線（電子線）を発する半減期１２．３年の放射性元素である。環境中の水や大気中において三重水素（Ｔ）は、主に水の同位体異性体（ＨＴＯ）として存在する。また、三重水素（Ｔ）は水素（Ｈ）や重水素（Ｄ）と物理的性質及び化学的性質が類似しているために、従来の分離手法においては、高温環境下における水分子の同位体異性体（Ｔ２Ｏ、Ｄ２Ｏ、Ｈ２Ｏ、ＤＴＯ、ＨＴＯ、ＨＤＯ等）、又は水素ガスの同位体異性体（Ｔ２、Ｄ２、Ｈ２、ＤＴ、ＨＴ、ＨＤ等）に関する沸点や質量などの物理的性質の違いを利用する蒸留法や、白金等の触媒金属との化学的反応性の違いを利用する方法で分離される。
【０００３】
例えば、下記の非特許文献１、非特許文献２、非特許文献３等に解説されている。しかし、これらの従来手法は、三重水素の分離のために高温状態や貴金属触媒を必要とするために、高コストである。
【０００４】
近年、スピネル型の結晶構造内に水素イオン（Ｈ＋）又は重水素イオン（Ｄ＋）を含有する各種酸化マンガンを粉末又は反応膜として、三重水素（Ｔ）を含む軽水（Ｈ２Ｏ）や重水（Ｄ２Ｏ）に接触させると、室温の軽水や重水中に含まれる三重水素が各種酸化マンガンの固相内に捕集されることが報告された（非特許文献４、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００５】
これらの手法は、各種酸化マンガン吸収材が室温の水中において水酸化物イオンの同位体異性体（ＯＴ−）を酸化分解し、その結果生じる三重水素イオン（Ｔ＋）を各種酸化マンガン吸収材の各種結晶内に含まれる水素イオン（Ｈ＋）又は重水イオン（Ｄ＋）とイオン交換することによって各種結晶内に取り込む、軽水又は重水中からの三重水素の捕集手法であり、従来手法に比べて水中から三重水素（Ｔ）を安価に分離することを可能にした。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２０１５／０３７７３４号
【特許文献２】国際公開ＷＯ２０１７／０２６５３３号
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ｖａｓａｒｕ, Ｇ. Ｔｒｉｔｉｕｍ Ｉｓｏｔｏｐｅ Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ １９９３, ＣＲＣ Ｐｒｅｓｓ, Ｃｈａｐ. ４-５
【非特許文献２】Ｖｉｌｌａｎｉ, Ｓ. Ｉｓｏｔｏｐｅ Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ １９７６, Ａｍ. Ｎｕｃｌｅａｒ Ｓｏｃ., Ｃｈａｐ. ９
【非特許文献３】Ｇｏｕｌｄ, Ｒ.Ｆ. Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｈｙｄｒｏｇｅｎ Ｉｓｏｔｏｐｅｓ １９７８, Ａｍ. Ｎｕｃｌｅａｒ Ｓｏｃ., Ｃｈａｐ. ９
【非特許文献４】Ｈｉｄｅｋｉ Ｋｏｙａｎａｋａ ａｎｄ Ｈｉｄｅｏ Ｍｉｙａｔａｋｅ, Ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ ｔｒｉｔｉｕｍ ｆｒｏｍ ｗａｔｅｒ ｕｓｉｎｇ ａ ｐｒｏｔｏｎｉｃ ｍａｎｇａｎｅｓｅ ｏｘｉｄｅ ｓｐｉｎｅｌ”, Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ, ５０, １４, ２１４２-２１４６, （２０１５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
三重水素（Ｔ）を室温の軽水中において捕集できる吸収材として、スピネル型の結晶構造（ｓｐａｃｅ ｇｒｏｕｐ：Ｆｄ３ｍ）を有し、酸処理されたリチウム含有酸化マンガンが機能することは、上記特許文献及び非特許文献で明らかにされている。
【０００９】
ここで、該スピネル型結晶構造を有し、酸処理されたリチウム含有酸化マンガンからなる三重水素吸収材を用いる、軽水中からの三重水素（Ｔ）の分離技術を実用化するために、該吸収材による三重水素の吸収能力を向上させることは極めて重要な課題である。
【００１０】
従って、本発明の課題は、スピネル型結晶構造を有する水素イオン及びリチウムイオン含有酸化マンガンからなる三重水素の吸収材であって、軽水中からの三重水素の吸収能力が高い三重水素吸収材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者は、上記課題に鑑みて鋭意検討を重ねた結果、スピネル型結晶構造を有するリチウム含有酸化マンガンによる軽水中の三重水素（Ｔ）の吸収は、軽水中と酸化マンガン結晶内との固液間で、三重水素イオン（Ｔ＋）と水素イオン（Ｈ＋）のイオン交換を伴うこと、このため、酸化マンガンの結晶格子を、三重水素イオン（Ｔ+）が水素イオン（Ｈ＋）とイオン交換され易い結晶格子サイズに制御することで、三重水素（Ｔ）の吸収能力が向上すること、スピネル型結晶構造を有する水素イオン及びリチウム含有酸化マンガンに、リチウムをドーピングすることにより、結晶格子サイズを制御することができ、そのことにより、軽水中からの三重水素（Ｔ）の吸収能力が向上すること等を見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１２】
すなわち、本発明（１）は、スピネル型結晶構造を有する水素イオン及びリチウムイオン含有酸化マンガン（３）からなり、
格子定数が８．０３７０〜８．０３９５Åであること、
を特徴とする三重水素吸収材を提供するものである。
【００１３】
また、本発明（２）は、格子定数が８．１０００〜８．２６００Åであり且つスピネル型結晶構造を有するリチウムイオン含有酸化マンガン（１）を酸処理して得られる酸処理物（２）に、リチウムがドーピングされた、リチウムイオン含有酸化マンガン（１）の酸処理及びリチウムドーピング処理物であることを特徴とする三重水素吸収材を提供するものである。
【００１４】
また、本発明（３）は、リチウムのドーピング量が、リチウムイオン含有酸化マンガン（１）の酸処理物（２）１ｇ当たり、０．００１〜０．５ｍｇであることを特徴とする三重水素吸収材を提供するものである。
【００１５】
また、本発明（４）は、格子定数が８．１０００〜８．２６００Åであり且つスピネル型結晶構造を有するリチウムイオン含有酸化マンガン（１）を酸処理して得られる酸処理物であることを特徴とする三重水素吸収材を提供するものである。
【００１６】
また、本発明（５）は、マンガン化合物とリチウム化合物とを混合し、焼成原料混合物を得る混合工程と、該焼成原料混合物を、大気雰囲気下で、２００〜８００℃で焼成し、格子定数が８．１０００〜８．２６００Åであり且つスピネル型結晶構造を有するリチウムイオン含有酸化マンガン（１）を得る焼成工程と、該リチウムイオン含有酸化マンガン（１）を、水素イオンを含有する酸水溶液に接触させて、リチウムイオン含有酸化マンガン（１）の酸処理物（２）を得る酸処理工程（１）と、該リチウムイオン含有酸化マンガン（１）の酸処理物（２）を、ｐＨ５．５〜６．５のリチウムイオンを含有する水溶液に接触させて、該リチウムイオン含有酸化マンガン（１）の酸処理物（２）にリチウムをドーピングすることにより、リチウムイオン含有酸化マンガン（１）の酸処理及びリチウムドーピング処理物を得るリチウムドーピング工程と、
を行い得られた水素イオン及びリチウムイオン含有酸化マンガン（３）であり、
格子定数が８．０３７０〜８．０３９５Åであること、
を特徴とする三重水素吸収材を提供するものである。
【００１７】
また、本発明（６）は、前記リチウムイオンドーピング工程におけるリチウムのドーピング量が、前記リチウムイオン含有酸化マンガン（１）の酸処理物（２）１ｇ当たり、０．００１〜０．５ｍｇであることを特徴とする（５）の三重水素吸収材を提供するものである。
【００１８】
また、本発明（７）は、マンガン化合物とリチウム化合物とを混合し、焼成原料混合物を得る混合工程と、該焼成原料混合物を、大気雰囲気下で、２００〜８００℃で焼成し、格子定数が８．１０００〜８．２６００Åであり且つスピネル型結晶構造を有するリチウムイオン含有酸化マンガン（１）を得る焼成工程と、該リチウムイオン含有酸化マンガン（１）を、水素イオンを含有する酸水溶液に接触させて、リチウムイオン含有酸化マンガン（１）の酸処理物を得る酸処理工程（２）と、
を行い得られた水素イオン及びリチウムイオン含有酸化マンガン（３）であり、
格子定数が８．０３７０〜８．０３９５Åであること、
を特徴とする三重水素吸収材を提供するものである。
【００１９】
また、本発明（８）は、マンガン化合物とリチウム化合物とを混合し、焼成原料混合物を得る混合工程と、
該焼成原料混合物を、大気圧下で、２００〜８００℃で焼成し、格子定数が８．１０００〜８．２６００Åであり且つスピネル型結晶構造を有するリチウムイオン含有酸化マンガン（１）を得る焼成工程と、
該リチウムイオン含有酸化マンガン（１）を、水素イオンを含有する酸水溶液に接触させて、リチウムイオン含有酸化マンガン（１）の酸処理物（２）を得る酸処理工程（１）と、
該リチウムイオン含有酸化マンガン（１）の酸処理物（２）を、ｐＨ５．５〜６．５のリチウムイオンを含有する水溶液に接触させて、該リチウムイオン含有酸化マンガン（１）の酸処理物（２）にリチウムをドーピングすることにより、リチウムイオン含有酸化マンガン（１）の酸処理及びリチウムドーピング処理物を得るリチウムドーピング工程と、
を有することを特徴とする三重水素吸収材の製造方法を提供するものである。
【００２０】
また、本発明（９）は、前記リチウムドーピング工程において、前記リチウムイオンを含有する水溶液として、水溶液中のリチウムイオンの総量を、水素イオン及びリチウム含有酸化マンガンの格子定数を８．０３７０〜８．０３９５Åにするために必要なリチウムイオン量と、同量又は同量より微過剰の量に調節したリチウムイオンを含有する水溶液を用いることを特徴とする特徴とする（８）の三重水素吸収材の製造方法を提供するものである。
【００２１】
また、本発明（１０）は、上記発明（１）〜（７）いずれかの三重水素吸収材を、三重水素を含有する軽水に接触させることにより、該水中の三重水素を分離することを特徴とする軽水からの三重水素の分離方法を提供するものである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、スピネル型結晶構造を有する水素イオン及びリチウムイオン含有酸化マンガンからなる三重水素の吸収材であって、軽水中からの三重水素の吸収能力が高い三重水素吸収材を提供ができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施例１のリチウムイオンのドーピング量と酸化マンガンの格子定数の関係を示すグラフである。
【図２】実施例１で得られた酸処理前後、及びリチウムをドープピングした水素イオン及びリチウムイオン含有酸化マンガンのＸ線回折パターンである。
【図３】実施例２の三重水素の吸収実験における三重水素の放射能濃度の経時変化を示すグラフである。
【図４】実施例２の三重水素の吸収実験における酸化マンガンの格子定数と三重水素由来の放射能濃度の減少率の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明の三重水素吸収材は、スピネル型結晶構造を有する水素イオン及びリチウムイオン含有酸化マンガン（３）からなり、
格子定数が８．０３７０〜８．０３９５Åであること、
を特徴とする三重水素吸収材である。
【００２５】
本発明の三重水素吸収材は、スピネル型結晶構造（ｓｐａｃｅ ｇｒｏｕｐ：Ｆｄ３ｍ）を有し、且つ、格子定数が８．０３７０〜８．０３９５Å、好ましくは８．０３７５〜８．０３９０Åである水素イオン及びリチウムイオン含有酸化マンガン（３）である。そして、三重水素吸収材の格子定数が、８．０３７０〜８．０３９５Å、好ましくは８．０３７５〜８．０３９０Åであることにより、三重水素を含有する水からの三重水素の吸収能力が高くなる。なお、本発明において、格子定数は、粉末Ｘ線回折分析によって測定されたＸ線回折パターンをＷＨＯＬＥ ＰＯＷＤＥＲ ＰＡＴＴＥＲＮ ＦＩＴＴＩＮＧ法によって補正・精密化して決定している。
【００２６】
本発明の三重水素吸収材としては、以下に示す本発明の第一の形態の三重水素吸収材及び本発明の第二の形態の三重水素吸収材が挙げられる。
【００２７】
本発明の第一の形態の三重水素吸収材は、格子定数が８．１０００〜８．２６００Åであり且つスピネル型結晶構造を有するリチウムイオン含有酸化マンガン（１）を酸処理し、次いで、リチウムイオン含有酸化マンガン（１）の酸処理物にリチウムをドーピングすることにより、格子定数が８．０３７０〜８．０３９５Å、好ましくは８．０３７５〜８．０３９０Åに調節された、水素イオン及びリチウムイオン含有酸化マンガン（３）である。
【００２８】
つまり、本発明の第一の形態の三重水素吸収材は、格子定数が８．１０００〜８．２６００Åであり且つスピネル型結晶構造を有するリチウムイオン含有酸化マンガン（１）が酸処理された酸処理物（２）に、リチウムがドーピングされた、リチウムイオン含有酸化マンガン（１）の酸処理及びリチウムドーピング処理物である。
【００２９】
なお、リチウムイオン含有酸化マンガン（１）の酸処理物（２）とは、本発明の第一の形態の三重水素吸収材において、酸処理され且つリチウムドーピングの対象となる水素イオン及びリチウムイオンを含有するする酸化マンガン、及び本発明の第一の形態の三重水素吸収材の製造方法において、酸処理工程（１）を行い得られた、リチウムドーピング工程のリチウムドーピングの対象となる水素イオン及びリチウムイオンを含有する酸化マンガンを指す。
【００３０】
本発明において、リチウムイオン含有酸化マンガン（１）とは、マンガン化合物とリチウム化合物との混合物を、大気圧下で、２００〜８００℃で焼成して得られる、格子定数が８．１０００〜８．２６００Å、好ましくは８．１５４９〜８．１５５７Åであり且つスピネル型結晶構造を有するリチウムイオン含有酸化マンガンを指す。
【００３１】
本発明の第一の形態の三重水素吸収材において、リチウムのドーピング処理がされる対象（リチウムイオン含有酸化マンガン（１）の酸処理物（２））は、リチウムイオン含有酸化マンガン（１）の結晶中のリチウムイオンの一部（５０％から９５％）が水素イオンに交換された水素イオン及びリチウムイオン含有酸化マンガンである。本発明の第一の形態の三重水素吸収材において、リチウムのドーピング処理がされる対象（リチウムイオン含有酸化マンガン（１）の酸処理物（２））は、スピネル型結晶構造を有する。本発明の第一の形態の三重水素吸収材において、リチウムのドーピング処理がされる対象（リチウムイオン含有酸化マンガン（１）の酸処理物（２））の格子定数は、８．０３００〜８．０３９５Å、好ましくは８．０３７１〜８．０３９５Å、特に好ましくは８．０３７５〜８．０３９０Åである。リチウムイオン含有酸化マンガン（１）の酸処理物（２）１ｇ当たりのリチウム含有量は、１〜１９ｍｇである。
【００３２】
本発明の第一の形態の三重水素吸収材において、リチウムイオン含有酸化マンガン（１）の酸処理物（２）への、リチウムのドーピング量は、リチウムイオン含有酸化マンガンの酸処理物（２）１ｇ当たり、０．００１〜０．５ｍｇ、好ましくは０．０５〜０．４ｍｇである。三重水素吸収材のリチウムのドーピング量が、上記範囲にあることにより、三重水素を含有する軽水からの三重水素の吸収能力が高くなる。
【００３３】
本発明の第二の形態の三重水素吸収材は、格子定数が８．１０００〜８．２６００Åであり且つスピネル型結晶構造を有するリチウムイオン含有酸化マンガン（１）を酸処理することにより、格子定数が８．０３７０〜８．０３９５Å、好ましくは８．０３７５〜８．０３９０Åに調節された、水素イオン及びリチウムイオン含有酸化マンガン（３）である。
【００３４】
つまり、本発明の第二の形態の三重水素吸収材は、格子定数が８．１０００〜８．２６００Åであり且つスピネル型結晶構造を有するリチウムイオン含有酸化マンガン（１）が酸処理された酸処理物である。
【００３５】
本発明の第一の形態の三重水素吸収材は、以下に述べる本発明の第一の形態の三重水素吸収材の製造方法により、好適に製造される。
【００３６】
本発明の第一の形態の三重水素吸収材の製造方法は、マンガン化合物とリチウム化合物とを混合し、焼成原料混合物を得る混合工程と、
該焼成原料混合物を、大気圧下で、２００〜８００℃で焼成し、格子定数が８．１０００〜８．２６００Åであり且つスピネル型結晶構造を有するリチウムイオン含有酸化マンガン（１）を得る焼成工程と、
該リチウムイオン含有酸化マンガン（１）を、水素イオンを含有する酸水溶液に接触させて、リチウムイオン含有酸化マンガン（１）の酸処理物（２）を得る酸処理工程（１）と、
該リチウムイオン含有酸化マンガン（１）の酸処理物（２）を、ｐＨ５．５〜６．５のリチウムイオンを含有する水溶液に接触させて、該リチウムイオン含有酸化マンガン（１）の酸処理物（２）にリチウムをドーピングすることにより、リチウムイオン含有酸化マンガン（１）の酸処理及びリチウムドーピング処理物を得るリチウムドーピング工程と、
を有することを特徴とする三重水素吸収材の製造方法である。
【００３７】
本発明の第一の形態の三重水素吸収材の製造方法に係る混合工程は、マンガン化合物とリチウム化合物とを混合し、焼成原料混合物を得る工程である。マンガン化合物としては、炭酸マンガン、塩化マンガン、酸化マンガン、硝酸マンガン、水酸化マンガン、硫酸マンガン、リン酸マンガン、臭化マンガン、シュウ酸マンガン、等のマンガン原子を有する化合物である。炭酸マンガンは、水和物であってもよい。リチウム化合物としては、炭酸リチウム、塩化リチウム、水酸化リチウム、硝酸リチウム、硫酸リチウム、臭化リチウム、リン酸リチウム、シュウ酸リチウム、等のリチウム原子を有する化合物である。マンガン化合物とリチウム化合物の組み合わせとしては、「炭酸マンガンと炭酸リチウム」、「炭酸マンガンと水酸化リチウム」等が挙げられる。混合工程では、マンガンの炭酸塩及びリチウムの水酸化物の粉末原料を、室温で、マンガンの炭酸塩とリチウムの水酸化物の混合物が黒色化するまで混合する。このことにより、混合工程では、スピネル型結晶構造を有するリチウムイオン含有酸化マンガンの結晶核を生成させて、焼成原料混合物を得る。
【００３８】
本発明の第一の形態の三重水素吸収材の製造方法に係る焼成工程は、焼成原料混合物を、大気圧下で、例えば、大気中で、２００〜８００℃で焼成することにより、粉末状のスピネル型結晶構造を有するリチウムイオン含有酸化マンガン（１）を得る工程である。
【００３９】
焼成工程における焼成条件については、焼成温度は、２００〜８００℃、好ましくは３００〜５００℃、より好ましくは３８０〜４００℃であり、また、焼成時間は、好ましくは３〜１０時間である。なお、焼成工程における焼成条件は、上記範囲内で、酸処理工程における酸処理条件及びリチウムイオンドーピング工程におけるリチウムイオンのドーピング量も勘案して、最終的に得られる水素イオン及びリチウム含有酸化マンガン（３）の格子定数が、８．０３７０〜８．０３９５Å、好ましくは８．０３７５〜８．０３９０Åとなるように調節される。
【００４０】
焼成工程では、焼成を行った後、焼成物であるスピネル型結晶構造を有するリチウムイオン含有酸化マンガン（１）と未反応の残留炭酸マンガン等を含んだ粉末を蒸留水に懸濁し、一定時間静置して、沈殿物を回収する。この沈殿物が、スピネル型結晶構造を有するリチウムイオン含有酸化マンガン（１）である。
【００４１】
焼成工程を行い得られるスピネル型結晶構造を有するリチウムイオン含有酸化マンガン（１）の格子定数は、８．１０００〜８．２６００Å、好ましくは８．１５４９〜８．１５５７Åである。
【００４２】
焼成工程を行った後、必要に応じて、スピネル型結晶構造を有するリチウムイオン含有酸化マンガン（１）の乾燥処理を行うことができる。大気中、９０〜１２０℃程度で、乾燥処理を行う。
【００４３】
本発明の第一の形態の三重水素吸収材の製造方法に係る酸処理工程（１）は、焼成工程を行い得られるスピネル型結晶構造を有するリチウムイオン含有酸化マンガン（１）を、水素イオン（Ｈ＋）を含有する酸水溶液に接触させて、リチウム含有酸化マンガン（１）の酸処理物（２）を得る工程である。
【００４４】
酸処理工程（１）に係る酸水溶液としては、例えば、希塩酸水溶液、希硝酸水溶液、希硫酸水溶液、等が挙げられ、これらのうち、安価且つ最終生成物である三重水素吸収材に残留することが少ない希塩酸水溶液が好ましい。酸水溶液のモル濃度（ｍｏｌ／Ｌ，Ｍ）規定度は、好ましくは０．１〜１．０Ｍ、特に好ましくは０．３〜０．６Ｍである。
【００４５】
酸処理工程（１）を行う方法としては、例えば、リチウムイオン含有酸化マンガン（１）の粉末を、希塩酸水溶液等の水素イオン（Ｈ＋）を含有する酸水溶液中に懸濁し、撹拌することにより、リチウムイオン含有酸化マンガン（１）を、水素イオン（Ｈ＋）を含有する酸水溶液に接触させ、次いで、濾過等により固液分離して、酸水溶液から固体分を分離して、リチウム含有酸化マンガン（１）の酸処理物（２）の粉末を得る。
【００４６】
酸処理工程（１）における酸処理条件は、酸水溶液のモル濃度、撹拌速度、撹拌時間、固液比等であるが、酸処理工程における酸処理条件は、焼成工程における焼成条件及びリチウムドーピング工程におけるリチウムのドーピング量も勘案して、最終的に得られる水素イオン及びリチウムイオン含有酸化マンガン（３）の格子定数が、８．０３７０〜８．０３９５Å、好ましくは８．０３７５〜８．０３９０Åとなるように調節される。また、酸処理工程（１）では、酸処理を複数回行うこともできる。つまり、リチウムイオン含有酸化マンガン（１）に対して酸処理を行い酸処理の中間物を一旦得、次いで、更に、酸処理の中間物に対して酸処理を行い、リチウムイオン含有酸化マンガン（１）の酸処理物（２）を得ることができる。
【００４７】
酸処理工程（１）を行い得られたリチウムイオン含有酸化マンガン（１）の酸処理物（２）粉末に対して加熱乾燥処理を施してはならない。この理由は、加熱乾燥処理によって、酸化マンガンの結晶構造内の水素イオンが、水分子として結晶から蒸散する反応が進むことで、結果的に、三重水素イオンの吸収性が低くなってしまうからである。この現象は、文献Ｂ：Ｈｉｄｅｋｉ Ｋｏｙａｎａｋａ ａｎｄ Ｈｉｄｅｏ Ｍｉｙａｔａｋｅ, Ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ ｔｒｉｔｉｕｍ ｆｒｏｍ ｗａｔｅｒ ｕｓｉｎｇ ａ ｐｒｏｔｏｎｉｃ ｍａｎｇａｎｅｓｅ ｏｘｉｄｅ ｓｐｉｎｅｌ”, Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ, ５０, １４, ２１４２-２１４６, （２０１５）において報告された。
【００４８】
酸処理工程（１）を行い得られるリチウムイオン含有酸化マンガン（１）の酸処理物（２）の格子定数は、８．０３００以上８．０３９５Å未満、好ましくは８．０３００〜８．０３７５Å、特に好ましくは８．０３６６〜８．０３７０Åである。
【００４９】
本発明の第一の形態の三重水素吸収材の製造方法に係るリチウムドーピング工程は、酸処理工程（１）を行い得られる湿潤した状態のリチウム含有酸化マンガン（１）の酸処理物（２）を、ｐＨ５．５〜６．５のリチウムイオンをドーピング量に応じて含有する水溶液に接触させて、リチウムイオン含有酸化マンガン（１）の酸処理物（２）の結晶内に、規定のリチウム量をドーピングする工程である。
【００５０】
リチウムドーピング工程に係るリチウムイオンを含有する水溶液のリチウム源としては、塩化リチウム、硝酸リチウム、硫酸リチウム等、水溶性が高いリチウム塩が挙げられる。リチウムイオンを含有する水溶液中のリチウムイオン濃度は、好ましくは０．５〜３０ｍｇ／Ｌ、特に好ましくは１〜１５ｍｇ／Ｌである。この理由は、５０ｍｇ／Ｌを超えるリチウム濃度の水溶液を用いてドーピングを実施すると、リチウム吸収量の過飽和によって、リチウムイオン含有酸化マンガン（１）の酸処理物からマンガンが溶出するためである。
【００５１】
リチウムイオンドーピング工程では、リチウムイオン含有酸化マンガン（１）の酸処理物（２）を、リチウムイオンを含有する水溶液に懸濁させ、撹拌しながら、水酸化ナトリウム水溶液を滴下して、リチウムイオンを含有する水溶液のｐＨを、５．５〜６．５に保ちつつ、リチウムのドーピングを行う。ｐＨを５．５〜６．５に保つ理由は、ｐＨを８以上のアルカリ性にすると、リチウムイオン含有酸化マンガン（１）の酸処理物（２）からマンガンの溶出が生じるからである。リチウムイオンを含有する水溶液のｐＨ調節に用いられる水酸化ナトリウムの濃度は、リチウムイオンを含有する水溶液の量及びリチウムイオン含有酸化マンガン（１）の酸処理物の量に応じて、適宜選択される。なお、リチウムドーピング工程では、リチウムイオン含有酸化マンガン（１）の酸処理物（２）へのリチウムのドーピング量は、焼成工程における焼成条件及び酸処理工程における酸処理条件も勘案して、最終的に得られる水素イオン及びリチウムイオン含有酸化マンガン（３）の格子定数が、８．０３７０〜８．０３９５Å、好ましくは８．０３７５〜８．０３９０Åとなるように調節される。
【００５２】
リチウムドーピング工程において、リチウムイオン含有酸化マンガン（１）の酸処理物（２）へのリチウムのドーピング量は、リチウムイオン含有酸化マンガン（１）の酸処理物（２）１ｇ当たり、好ましくは０．００１〜０．５ｍｇ、特に好ましくは０．０５〜０．４ｍｇである。リチウムイオン含有酸化マンガン（１）の酸処理物（２）へのリチウムのドーピング量が、上記範囲にあることにより、格子定数が８．０３７０〜８．０３９５Å、好ましくは８．０３７５〜８．０３９０Åの水素イオン及びリチウムイオン含有酸化マンガンが得易くなる。
【００５３】
リチウムドーピング工程では、リチウムイオンを含有する水溶液として、水溶液中のリチウムイオンの総量を、水素イオン及びリチウム含有酸化マンガン（３）の格子定数を８．０３７０〜８．０３９５Å、好ましくは８．０３７５〜８．０３９０Åにするために必要なリチウムイオン量と、同量又は同量より微過剰の量、好ましくは同量又はその量の１．０１倍に調節したリチウムイオンを含有する水溶液を用いることが、水素イオン及びリチウムイオン含有酸化マンガン（３）の格子定数を８．０３７０〜８．０３９５Å、好ましくは８．０３７５〜８．０３９０Åに、調整し易くなる点で、好ましい。
【００５４】
リチウム含有酸化マンガン（１）を酸処理してリチウムイオンを溶出させるだけで（すなわち、リチウムドーピング工程を行わないで）、水素イオン及びリチウム含有酸化マンガンの格子定数を８．０３７０〜８．０３９５Å、好ましくは８．０３７５〜８．０３９０Åにすることはできる。ただし、酸処理だけで格子定数を変化させる場合は、焼成工程での焼成温度や焼成時間、酸処理における酸処理時間や撹拌強度等により、酸処理工程での、リチウム含有酸化マンガン（１）中のリチウムイオンが水素イオンとイオン交換する性能にバラツキが生じ易い。そのため、酸処理だけで求める格子定数を実現するための条件選択が複雑になり易く、あるいは、工業的な製造における格子定数の再現性のバラツキが生じ易くなる。
更に、従来の水素イオン及びリチウムイオンを含有する酸化マンガンは、リチウム含有酸化マンガンの製造工程、酸処理工程に続いて、何らかの乾燥処理工程を経て得られており、この乾燥工程によって、リチウム含有酸化マンガンの酸処理物（２）に対する乾燥処理により、リチウムイオンをドーピングできる容量が大きく減じられてしまう（Ｈ. Ｋｏｙａｎａｋａ, Ｏ. Ｍａｔｓｕｂａｙａ, Ｙ. Ｋｏｙａｎａｋａ, Ｎ. Ｈａｔｔａ, Ｊ. Ｅｌｅｃｔｒｏａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ５５９ （２００３） ７７- ８１.）。そのため、従来法により得られる水素イオン及びリチウムイオンを含有する酸化マンガンに対して、リチウムドーピングを試みたとしても、水素イオン及びリチウム含有酸化マンガンの格子定数を８．０３７０〜８．０３９５Å、好ましくは８．０３７５〜８．０３９０Åに、調整することが難しかった。
【００５５】
それに対して、本発明の第一の形態の三重水素吸収材の製造方法では、焼成工程及び酸処理工程での複雑な条件選択をせずに、酸処理工程を行い得られるリチウムイオン含有酸化マンガン（１）の酸処理物（２）の格子定数から、水素イオン及びリチウムイオン含有酸化マンガンの格子定数を８．０３７０〜８．０３９５Å、好ましくは８．０３７５〜８．０３９０Åに調整するために必要な総リチウムイオン量を算出し、その量と同量又は同量より微過剰のリチウムイオン量を含有するリチウムイオンを含有する水溶液を、リチウムドープ工程で用いれば、水溶液中のリチウムがほぼ全量水素イオン及びリチウムイオン含有酸化マンガンにドーピングされるため、正確に、格子定数を１万分の１から１千分の１オングストローム（Å）の単位で、微調整して、水素イオン及びリチウムイオン含有酸化マンガンの格子定数を、８．０３７０〜８．０３９５Å、好ましくは８．０３７５〜８．０３９０Åに調整することができる。
【００５６】
リチウムドーピング工程におけるリチウムイオン含有酸化マンガン（１）の酸処理物（２）へのリチウムのドーピング量の把握についてであるが、リチウムイオン含有酸化マンガン（１）の酸処理物に接触させる前のリチウムイオンを含有する水溶液中の初期リチウム濃度と、リチウムイオンのドーピングを行った後に減圧濾過器等による固液分離を実施して得られるリチウムイオンを含有する水溶液中の残留リチウム濃度とを、ＩＣＰ発光分析法を用いて測定し、それらの濃度差より、リチウムイオン含有酸化マンガン（１）の酸処理物（２）へのリチウムのドーピング量を把握することができる。また、リチウムイオンがリチウムイオン含有酸化マンガン（１）の酸処理物（２）に対して単に表面吸着しているのではなく、結晶内部にドーピングされていることは粉末Ｘ線回折分析法によって主な回折ピーク群がシフトすることから把握することができる。つまり、イオン半径が水素イオンよりも大きいリチウムイオンが結晶内にドープされると結晶は膨張し、格子定数が増加するために、主な回折ピーク群が低角側にシフトする。この様な結晶自体のサイズ変化は、単なるリチウムイオンの表面吸着では生じないため、リチウムイオンのドーピング効果を、格子定数の変化を通じて正確に測定することができる。
【００５７】
本発明の三重水素吸収材の製造方法におけるリチウムドーピング手法は、スピネル型結晶構造を有する水素イオン及びリチウムイオン含有酸化マンガン（３）の製造工程において、リチウムイオン含有酸化マンガン（１）を比較的低温で、好ましくは３９０〜４００℃で低温合成し、所定の酸処理を実施した後に得られる水素イオン及びリチウムイオン含有酸化マンガン（２）に対して乾燥処理工程を実施しないことで、酸処理直後に得られるスピネル型結晶構造内の水素イオン含有量を保持した状態、すなわち、最もリチウムイオンをドーピングし易い状態の水素イオン及びリチウムイオン含有酸化マンガン（２）に対して、格子定数を１万分の１から１千分の１オングストローム（Å）の単位で、精密に微調整することを実現できる、リチウムイオンのドーピングを可能とするものである。
これに対して、リチウムイオン含有酸化マンガン（１）の酸処理物に乾燥処理を実施した場合には、結晶の表面から水素イオンが水として大気中に抜けるため、単にスピネル型結晶構造内の水素イオン含有量を減じるだけではなく、結晶表面でのリチウムイオンとの均一な反応性が低下する。このため、リチウムイオン含有酸化マンガン（１）に対して酸処理工程の後に何らかの乾燥工程が実施される、従来の製造工程で得られた水素イオン及びリチウムイオン含有酸化マンガンを、リチウムイオンのドーピング工程に供した場合、リチウム含有水中からリチウムイオンを、一定の微量で結晶内にドーピングして格子定数を精密に制御することは極めて困難である。
本発明の三重水素吸収材の製造方法に係るリチウムドーピング工程における、リチウムイオンのドーピングによる格子定数の精密制御は、実施例における図１及び図３、図４に示した様に、最終物であるリチウムイオンをドーピングした水素イオン及びリチウムイオン含有酸化マンガン（３）の格子定数を、１万分の１から１千分の１オングストローム（Å）の単位で、精密に微調整することを可能にする。
【００５８】
リチウムドーピング工程では、リチウムイオン含有酸化マンガン（１）の酸処理物とリチウムイオンを含有する水溶液の接触を行った後、濾過等により固液分離を行い、必要に応じて、蒸留水や超純水で水洗し、又は固液分離後の水で湿ったケーキ状態での保管等を行い、最終生成物である水素イオン及びリチウムイオン含有酸化マンガン（３）を得る。
【００５９】
リチウムドーピング工程では、リチウムイオンを含有する水溶液中に含まれる、ほぼ９９％以上のリチウムが、リチウムイオン含有酸化マンガン（１）の酸処理物の結晶内にドーピングされる。このため、リチウムイオンを含有する水溶液中のリチウム量を予め正確に調合しておくことによって、ドーピング量を正確にすることが可能となる。この結果、具体的には、１万分の１から１千分の１オングストローム（Å）の単位で、最終的に得られる水素イオン及びリチウムイオン含有酸化マンガン（３）の格子定数を制御することができる。このような、正確なリチウムのドーピングは、好ましくは３８０〜４００℃の温度で焼成して得られるリチウムイオン含有酸化マンガン（１）を酸処理した後、湿潤した状態で、ドーピングを実施することによって、達成し易くなる。そして、リチウムドーピング工程では、リチウムイオン含有酸化マンガン（１）の酸処理物の結晶の格子定数が、ドーピングするリチウムイオンの量に応じて規則的に変化する。そして、予め必要な量のリチウムを含有する水溶液を用いて、リチウムドーピング工程を行うことにより、格子定数が８．０３７０〜８．０３９５Å、好ましくは８．０３７５〜８．０３９０Åに精密制御された、スピネル型結晶構造を有する水素イオン及びリチウムイオン含有酸化マンガン（３）（最終生成物）が得られる。
【００６０】
本発明の第一の形態の三重水素吸収材の製造方法では、焼成工程における焼成条件と、酸処理工程における酸処理条件と、リチウムドーピング工程におけるリチウムイオンのドーピング量と、を調節することにより、最終的に得られるスピネル型結晶構造を有する水素イオン及びリチウムイオン含有酸化マンガン（３）の格子定数を、８．０３７０〜８．０３９５Å、好ましくは８．０３７５〜８．０３９０Åに精密に制御することができる。
【００６１】
本発明の第二の形態の三重水素吸収材は、以下に述べる本発明の第二の形態の三重水素吸収材の製造方法により、好適に製造される。
【００６２】
本発明の第二の形態の三重水素吸収材の製造方法は、マンガン化合物とリチウム化合物とを混合し、焼成原料混合物を得る混合工程と、
該焼成原料混合物を、大気圧下で、２００〜８００℃で焼成し、格子定数が８．１０００〜８．２６００Åであり且つスピネル型結晶構造を有するリチウムイオン含有酸化マンガン（１）を得る焼成工程と、
該リチウムイオン含有酸化マンガン（１）を、水素イオンを含有する酸水溶液に接触させて、リチウムイオン含有酸化マンガン（１）の酸処理物を得る酸処理工程（２）と、
を有することを特徴とする三重水素吸収材の製造方法である。
【００６３】
本発明の第二の形態の三重水素吸収材の製造方法に係る混合工程は、本発明の第一の形態の三重水素吸収材の製造方法に係る混合工程と同様である。
【００６４】
本発明の第二の形態の三重水素吸収材の製造方法に係る焼成工程は、焼成原料混合物を、大気圧下で、例えば、大気中で、２００〜８００℃で焼成することにより、粉末状のスピネル型結晶構造を有するリチウムイオン含有酸化マンガン（１）を得る工程である。
【００６５】
焼成工程における焼成条件については、焼成温度は、２００〜８００℃、好ましくは３００〜５００℃、より好ましくは３８０〜４００℃であり、また、焼成時間は、好ましくは３〜１０時間である。なお、焼成工程における焼成条件は、上記範囲内で、酸処理工程における酸処理条件も勘案して、最終的に得られるリチウムイオン含有酸化マンガン（３）の格子定数が、８．０３７０〜８．０３９５Å、好ましくは８．０３７５〜８．０３９０Åとなるように調節される。
【００６６】
焼成工程では、焼成を行った後、焼成物であるスピネル型結晶構造を有するリチウムイオン含有酸化マンガン（１）と未反応物を含む粉末を蒸留水に懸濁し、一定時間静置して、沈殿物を回収する。この沈殿物が、スピネル型結晶構造を有するリチウムイオン含有酸化マンガン（１）である。
【００６７】
焼成工程を行い得られるスピネル型結晶構造を有するリチウムイオン含有酸化マンガン（１）の格子定数は、８．１０００〜８．２６００Å、好ましくは８．１５４９〜８．１５５７Åである。
【００６８】
焼成工程を行った後、必要に応じて、スピネル型結晶構造を有するリチウムイオン含有酸化マンガン（１）の乾燥処理を行うことができる。大気中、９０〜１２０℃程度で、乾燥処理を行う。
【００６９】
本発明の第二の形態の三重水素吸収材の製造方法に係る酸処理工程（２）は、焼成工程を行い得られるスピネル型結晶構造を有するリチウムイオン含有酸化マンガン（１）を、水素イオン（Ｈ＋）を含有する酸水溶液に接触させて、リチウムイオン含有酸化マンガン（１）の酸処理物を得る工程である。
【００７０】
酸処理工程（２）に係る酸水溶液としては、例えば、希塩酸水溶液、希硝酸水溶液、希硫酸水溶液、等が挙げられ、これらのうち、安価且つ最終生成物である三重水素吸収材に残留することが少ない希塩酸水溶液が好ましい。酸水溶液のモル濃度は、好ましくは０．１〜１．０Ｍ、特に好ましくは０．３〜０．６Ｍである。
【００７１】
酸処理工程（２）を行う方法としては、例えば、リチウムイオン含有酸化マンガン（１）の粉末を、希塩酸水溶液等の水素イオン（Ｈ＋）を含有する酸水溶液中に懸濁し、撹拌することにより、リチウムイオン含有酸化マンガン（１）を、水素イオン（Ｈ＋）を含有する酸水溶液に接触させ、次いで、濾過等により固液分離して、酸水溶液から固体分を分離して、リチウムイオン含有酸化マンガン（１）の酸処理物の粉末を得る。
【００７２】
酸処理工程（２）における酸処理条件は、酸水溶液のモル濃度、撹拌速度、撹拌時間、固液比等であるが、酸処理工程における酸処理条件は、焼成工程における焼成条件も勘案して、最終的に得られる水素イオン及びリチウムイオン含有酸化マンガン（３）の格子定数が、８．０３７０〜８．０３９５Å、好ましくは８．０３７５〜８．０３９０Åとなるように調節される。
【００７３】
酸処理工程（２）を行い得られたリチウムイオン含有酸化マンガン（１）の酸処理物粉末に対して加熱乾燥処理を施してはならない。この理由は、加熱乾燥処理によって、酸化マンガンの結晶構造内の水素イオンが、水分子として結晶から蒸散する反応が進むことで、結果的に、三重水素イオンの吸収性が低くなってしまうからである。
【００７４】
酸処理工程（２）を行うことにより、リチウムイオン含有酸化マンガン（１）の結晶内のリチウムイオンが水素イオンに交換され、格子定数が８．０３７０〜８．０３９５Å、好ましくは８．０３７５〜８．０３９０Åであり、スピネル型結晶構造を有する水素イオン及びリチウムイオン含有酸化マンガン（３）（最終生成物）が得られる。
【００７５】
本発明の第二の形態の三重水素吸収材の製造方法では、焼成工程における焼成条件と、酸処理工程における酸処理条件と、を調節することにより、最終的に得られるスピネル型結晶構造を有する水素イオン及びリチウムイオン含有酸化マンガン（３）の格子定数を、８．０３７０〜８．０３９５Å、好ましくは８．０３７５〜８．０３９０Åにすることができる。
【００７６】
本発明の三重水素吸収材は、結晶の格子定数が、三重水素イオン（Ｔ＋）が水素イオン（Ｈ＋）にイオン交換され易い、８．０３７０〜８．０３９５Å、好ましくは８．０３７５〜８．０３９０Åなので、本発明の三重水素吸収材は、三重水素を含有する軽水からの三重水素の吸収能力が高い。
【００７７】
三重水素を含有する軽水からの三重水素の吸収能力については、三重水素吸収材のサンプルを、三重水素を一定の放射能濃度で含有する一定量の試験水に懸濁させて、三重水素由来の放射能濃度の変化を、液体シンチレーションカウンター法で測定することにより、三重水素吸収材の三重水素の吸収能力を把握することができる。
【００７８】
本発明の軽水からの三重水素の分離方法は、本発明の三重水素吸収材を、三重水素を含有する軽水に接触させることにより、該水中の三重水素を吸収することを特徴とする水からの三重水素の分離方法である。
【００７９】
本発明の軽水からの三重水素の分離方法では、本発明の三重水素吸収材を、三重水素を含有する軽水に添加及び懸濁させ、撹拌して、本発明の三重水素吸収材を、三重水素を含有する軽水に接触させることにより、三重水素を含有する水中の三重水素を、本発明の三重水素吸収材に吸収させる。
【００８０】
そして、本発明の軽水からの三重水素の分離方法では、本発明の三重水素吸収材を、三重水素を含有する軽水に接触させて、本発明の三重水素吸収材に、三重水素を吸収させた後は、濾過等により固液分離して、三重水素を吸収した三重水素吸収材を分離及び回収することにより、三重水素を含有する軽水から三重水素を分離する。
【００８１】
以下に、三重水素の分離試験の例を示す。三重水素を含有する試験水を、市販の三重水素標準液を超純水で希釈することによって調合した。この試験水に、本発明の三重水素吸収材を添加及び懸濁させて、マグネチックスタラーを用いて１時間撹拌した。試験中は、懸濁液のｐＨを三重水素の吸収に適した値（例えば、ｐＨ５．５〜６．５）に保つために、アルカリ試薬（例えば、水酸化ナトリウム水溶液）を試験水に添加した。所定の時間が経過する毎に、試験水のサンプルを約１．５ｍＬずつ濾取し、この内１．０ｍＬを精秤分取して、これにシンチレーターとして三重水素が放射するベータ線で発光する蛍光物質を含んだ界面活性剤（１０．０ｍＬ）を添加した。このシンチレーターを添加した各試験水のサンプル（１．０ｍＬ）中に含まれる三重水素の放射能濃度の変化を、液体シンチレーションカウンターを用いて測定した。
【００８２】
次に、実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、これは単に例示であって、本発明を制限するものではない。
【実施例】
【００８３】
（実施例１）
＜スピネル型結晶構造を有するリチウムイオン含有酸化マンガン（１）粉末の合成＞
＜混合工程＞
和光純薬工業の特級試薬炭酸マンガン水和物（ＭｎＣＯ３・ｎＨ２Ｏ）と特級水酸化リチウム水和物（ＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏ）の粉末を重量比２対１で混合し、室温下で黒色化するまでよく混合し、焼成原料混合物粉末を得た。
＜焼成工程＞
電気炉（ＹＡＭＡＴＯ製ＦＯ−４１０）を用いて、上記で得た焼成原料混合物粉末約４２ｇをアルミナ製のるつぼに入れた状態で、大気中３９０℃で４時間３０分加熱した後、室温まで自然冷却した。
＜回収＞
自然冷却後の粉末４１ｇをガラスビーカー内で蒸留水２Ｌに懸濁させ、ビーカーの壁面を通じて超音波を１５分間照射して粉末の凝集をほぐした。ビーカー内に静置した懸濁液中で、未反応の炭酸マンガンは比重が小さいので懸濁液の上澄みに濁りとして残り、比重の大きいスピネル型結晶構造を有するリチウムイオン含有酸化マンガンは容器の底に沈殿した。１時間静置した後に上澄みに浮遊していた未反応の残留炭酸マンガンを、アスピレーターを利用して除去し、沈殿したスピネル型結晶構造を有するリチウムイオン含有酸化マンガンの粉末を、減圧濾過器を用いてガラス繊維濾紙（ＡＤＶＡＮＴＥＣ製ＧＳ−２５）上に回収した。
＜乾燥＞
濾過処理で回収したスピネル型結晶構造を有するリチウムイオン含有酸化マンガン粉末を大気雰囲気中、１０５℃で６２時間乾燥し、スピネル型結晶構造を有するリチウムイオン含有酸化マンガンの粉末１６．７ｇを得た。
結晶構造の同定には、粉末Ｘ線回折分析装置（リガク製Ｓｍａｒｔ Ｌａｂ Ｘ-ＲＡＹ ＤＩＦＦＲＡＣＴＩＯＭＥＴＥＲ）を用いた。分析条件は、特性Ｘ線：Ｃｕ-Ｋα、Ｘ線出力：４０ｋＶ、３０ｍＡ、スキャン速度：０．５０１０ｄｅｇ/ｍｉｎ、ステップ幅：０．０１００ｄｅｇ、スキャン角度（２θ）：１５〜７０°及びフィルター：Ｃｕ-Ｋβに設定した。分析の結果、得られたリチウムイオン含有酸化マンガンのＸ線回折パターンは、文献Ｃ：Ｓ．Ｂａｇｃｉ，  Ｈ．  Ｍ．  Ｔｕｅｔｕｅｎｃｕｅ，  Ｓ．  Ｄｕｍａｎ，  Ｅ．  Ｂｕｌｕｔ，  Ｍ．  Ｏｅｚａｃａｒ，  Ｇ．  ｐ．  Ｓｒｉｖａｓｔａｖａ，  Ｊ．Ｐｈｙｓｉｃｓ  ａｎｄ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ｏｆ  Ｓｏｌｉｄｓ，  ７５（２０１４）４６３−４６９．（ＩＣＳＤ−１９２０２８）に記載のスピネル型結晶構造（ｓｐａｃｅ ｇｒｏｕｐ：Ｆｄ３ｍ、結晶格子定数：８．１６００Å）のリチウムイオン含有酸化マンガン（化学組成：ＬｉＭｎ２Ｏ４）のＸ線回折パターンに類似することがわかった。更に、ＷＰＰＦ法でＸ線回折パターンを解析した結果、得られたリチウムイオン含有酸化マンガンの格子定数は、８．１５５３±０．０００４Åである事がわかった。
【００８４】
＜リチウムイオン含有酸化マンガン（１）の酸処理物粉末の合成＞
＜酸処理工程＞
上記で得られたスピネル型結晶構造を有するリチウムイオン含有酸化マンガン（格子定数：８．１５５３±０．０００４Å）０．５ｇを、濃度０．５Ｍの希塩酸水溶液（和光純薬工業製）１００ｍＬに懸濁させて、テフロン（登録商標）樹脂でコーティングされた撹拌子とマグネチックスタラーを用いて３０分撹拌を続け、その後３０分静置した。懸濁液から減圧濾過器によってガラス繊維濾紙（ＡＤＶＡＮＴＥＣ製ＧＳ−２５）上に、湿潤状態のスピネル型結晶構造を有するリチウム含有酸化マンガン（１）の酸処理物粉末を回収した。
粉末Ｘ線回折分析装置を用いて分析したところ、得られたリチウムイオン含有酸化マンガン（１）の酸処理物のＸ線回折パターンは、文献Ｄ：Ａ. Ｉｂａｒｒａ Ｐａｌｏｓ, Ｍ. Ａｎｎｅ, Ｐ. Ｓｔｒｏｂｅｌ, Ｊ. Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ １６０ （２００１） １０８-１１７に記載のスピネル型結晶（ｓｐａｃｅ ｇｒｏｕｐ：Ｆｄ３ｍ、結晶格子定数：８．０９１６Å）（ＩＣＳＤ−９３７４３）のリチウムイオン含有酸化マンガン（１）の酸処理物（化学組成：Ｌｉ０．４２Ｈ０．３０４Ｍｎ１．８１Ｏ４）のＸ線回折パターンに類似することがわかった。更に、ＷＰＰＦ法でＸ線回折パターンを解析した結果、上述の酸処理によって得られたリチウム含有酸化マンガン（１）の酸処理物の格子定数は８．０３６８±０．０００２Åであることがわかった。得られたリチウムイオン含有酸化マンガン（１）の酸処理物の格子定数は、上記の文献値の格子定数の値である８．０９１６Åに比べて、かなり小さい値であることから、得られたリチウムイオン含有酸化マンガン（１）の酸処理物は、文献Ｄに記載の化学組成（Ｌｉ０．４２Ｈ０．３０４Ｍｎ１．８１Ｏ４）に比べて、リチウムイオンの含有量が低く、含有する水素イオンの割合が高い化学組成を有すると考えられる。
【００８５】
＜酸処理及びリチウムドーピング処理物の合成＞
＜リチウムドーピング（１）〜（３）＞
上記のようにして、リチウムイオン含有酸化マンガン（１）（格子定数：８．１５５３±０．０００４Å）０．５ｇを、酸処理することによって得られたリチウム含有酸化マンガン（１）の酸処理物（格子定数：８．０３６８±０．０００２Å）を、濃度０．５Ｍの希塩酸水溶液から濾過回収後の湿潤した状態で、以下に示す３種（（１）〜（３））のリチウム濃度の試験水（１００ｍＬ）に懸濁させた。リチウムドーピング工程に用いる試験水（１００ｍＬ）は、１００ｍＬの超純水（抵抗値：１８．５ＭΩ）に対して、塩化リチウム水溶液（リチウム濃度１００００ｍｇ／Ｌ、和光純薬工業製試薬特級塩化リチウムＬｉＣｌ粉末を超純水で希釈して調合）を添加して調合した。懸濁液をテフロン（登録商標）樹脂でコーティングされた撹拌子とマグネチックスタラーを用いて、大気雰囲気下、室温で２時間撹拌を続けた。このとき、懸濁液のｐＨを、試薬水酸化ナトリウム水溶液（和光純薬工業製ＮａＯＨ水溶液、濃度０．５Ｍ又は０．１Ｍ）を滴下して、５．５〜６．５に保った。次いで、懸濁液の撹拌を停止した後、３０分静置し、減圧濾過器を用いてガラス繊維濾紙（ＡＤＶＡＮＴＥＣ製ＧＳ−２５）上に、懸濁液から湿潤状態の酸処理及びリチウムドーピング処理物粉末を濾過回収した。
・リチウムドーピング（１）用試験水：１００ｍＬの超純水に、リチウム濃度１００００ｍｇ／Ｌの塩化リチウム水溶液を１５μＬ添加（Ｌｉ濃度：１．５ｍｇ／Ｌ、Ｌｉ量：０．１５ｍｇ）
・リチウムドーピング（２）用試験水：１００ｍＬの超純水に、リチウム濃度１００００ｍｇ／Ｌの塩化リチウム水溶液を６０μＬ添加（Ｌｉ濃度：６ｍｇ／Ｌ、Ｌｉ量：０．６ｍｇ）
・リチウムドーピング（３）用試験水：１００ｍＬの超純水に、リチウム濃度１００００ｍｇ／Ｌの塩化リチウム水溶液を１５０μＬ添加（Ｌｉ濃度：１５ｍｇ／Ｌ、Ｌｉ量：１．５ｍｇ）
【００８６】
＜分析方法＞
上記で得た湿潤状態のリチウムドーピング処理物粉末を、Ｘ線回折分析し、得られたＸ線回折パターンを、ＷＰＰＦ法で解析して結晶の格子定数を補正・精密化した。
また、試験後の懸濁液から、濾紙ユニット（ＡＤＶＡＮＴＥＣ製ＤＩＳＭＩＣ  ＧＳ−２５ＡＳ０２０ＡＮ）及びディスポーザブルシリンジ（テルモ製ＳＳ−０２ＳＺＰ）を用いて、固液分離した試験水のサンプル中に残留していたリチウムの濃度を、ＩＣＰ発光分析装置（ＳＳＩナノテクノロジー製ＳＰＳ３５２０ＵＶ−ＤＤ）を用いて定量した。定量した残留リチウム濃度と試験水の初期リチウム濃度との差から、試験水の液相中から、リチウム含有酸化マンガン（１）の酸処理物の固相内にドーピングされたリチウム量を調べた。リチウムドーピング（１）、（２）、（３）のリチウムのドーピング量は、それぞれ、リチウム含有酸化マンガン０．５ｇ当たり、０．１４７５ｍｇ、０.５９７７ｍｇ、１．４９５０ｍｇであった。これらの結果から、（１）〜（３）のいずれの試験水においても、それぞれ１００ｍＬの超純水に予め溶解させたリチウムの９８．４〜９９．７％が酸化マンガンの固相にドープされたことがわかった。酸化マンガン１．０ｇ当たりのドーピング量に換算すると、それぞれ、０．２９５ｍｇ／ｇ、１．１９５ｍｇ／ｇ、２．９９０ｍｇ／ｇとなった。
【００８７】
＜リチウムのドーピングが格子定数に与える影響＞
次に、酸処理及びリチウムドーピング処理物の結晶構造を、Ｘ線回折分析法で分析した結果、リチウムドーピング（１）〜（３）で得られたリチウムイオン含有酸化マンガンは何れも、文献Ｄに記載のスピネル型結晶（ｓｐａｃｅ ｇｒｏｕｐ：Ｆｄ３ｍ、結晶格子定数：８．０９１６Å）のリチウムイオン及び水素イオン含有酸化マンガン（化学組成：Ｌｉ０．４２Ｈ０．３０４Ｍｎ１．８１Ｏ４）と類似のＸ線回折パターンを示した。さらに、各サンプルのＸ線回折パターンをＷＰＰＦ法で解析して各サンプルの格子定数を補正・精密化して求めた。その結果、リチウムドーピング（１）から得られた水素イオン及びリチウムイオン含有酸化マンガンは、スピネル型結晶の格子定数が８．０３８１±０．０００２Åであること、リチウムドーピング（２）から得られた水素イオン及びリチウムイオン含有酸化マンガンは、スピネル型結晶の格子定数が８．０４０１±０．０００５Åであること、リチウムドーピング（３）から得られた水素イオン及びリチウムイオン含有酸化マンガンは、スピネル型結晶の格子定数が８．０４５３±０．０００２Åであると解析された。リチウムドーピング（１）、（２）、（３）の順に、リチウムのドーピング量が多くなるに従って、格子定数が増加した。図１に、これらの結果を、水素イオン含有酸化マンガン１ｇ当たりのリチウムのドーピング量に対する格子定数の変化として示した。以上より、リチウムをドーピングすることで水素イオン及びリチウムイオン含有酸化マンガンの格子定数を、１／１０００〜１／１００００Å単位で精密に制御して変化させることができることがわかった。上記の精密制御は、酸化マンガンの結晶のサイズを、０．０１〜０．１ｐｍ（１ピコ・メートル：は１０−１２  メートル）の単位で、微調整することが実現されていることを意味し、従来技術に比べて、１０〜１００倍、精密に格子定数のサイズを制御している。
【００８８】
＜比較例＞文献におけるスピネル型リチウム含有酸化マンガン（１）の酸処理物の格子定数との比較
文献Ｂで報告されたスピネル型リチウムイオン含有酸化マンガン、およびスピネル型リチウムイオン含有酸化マンガン（１）の酸処理物の格子定数は、それぞれ、８．０１５４Å、８．０１１Åであったことが、文献ＢのＳｕｐｐｌｅｍｅｎｔａｌ ｄａｔａに記載されている。文献Ｂに記載のスピネル型リチウムイオン含有酸化マンガン（１）の酸処理物の格子定数は、実施例１のリチウムドーピング（１）で得られたスピネル型結晶構造を有しリチウムドーピング処理物であるリチウムイオン含有酸化マンガンの格子定数の格子定数値（８．０３８１±０．０００２Å）よりも小さい。
本実施例１では、リチウムイオン含有酸化マンガン（格子定数：８．１６０００Å）に対して、濃度０．５Ｍの希塩酸１００ｍＬに懸濁させて３０分撹拌し、その後３０分静置したのち、濾過回収した。これに対して例えば、上記の文献Ｂではリチウムイオン含有酸化マンガン（格子定数：８．１５４Å）の粉末０．５ｇの酸処理の際に、濃度０．５Ｍ希塩酸１Ｌを用いて１時間撹拌し、その後、濾過回収されている。また、ＷＯ２０１５−０３７７３４では、リチウムイオン含有酸化マンガン粉末１ｇに対して、濃度０．５Ｍ希塩酸１Ｌ用いて１時間撹拌し、その後、濾過回収されている。この酸処理時間の差によって、リチウム含有酸化マンガンからのリチウム溶出量が異なり、結果として同文献では異なる格子定数をもったリチウム含有酸化マンガン（１）の酸処理物（８．０１１Å）が得られたものと考えられる。また、本実施例では、粉末Ｘ線回折パターンの測定結果に対して、ＷＰＰＦ法による精密な格子定数の補正を実施しているが、文献Ｂにおいては粉末Ｘ線回折パターンの測定結果における回折ピークの内、三強線だけを考慮して格子定数を算出しているために、本実施例に比べて格子定数の数値の精度が劣ると考えられる。
【００８９】
＜実施例２＞
＜三重水素吸収材粉末を用いた水中の三重水素の吸収実験＞
＜三重水素含有試験水の調合＞
三重水素水の標準試薬（Ｐｅｒｋｉｎ Ｅｌｍｅｒ製  Ｔ, ｗａｔｅｒ）を、室温の超純水１００ｍＬ（抵抗値：１８．２ＭΩ）で希釈して、放射能濃度３１７６．６Ｂｑ／ｍＬで三重水素を含有した試験水をガラス製のビーカー内で調合した。三重水素の放射能濃度の測定には、液体シンチレーションカウンター（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｓｃｉｎｔｉｌｌａｔｉｏｎ  Ａｎａｌｙｚｅｒ  ＴＲＩ−ＣＡＲＢ  ２１００ＴＲ  ＰＡＣＫＡＲＤ  ＵＳＡ）を用いた。ブランク試料として、実験に用いた超純水１.０ｍＬにシンチレーター（Ｐｅｒｋｉｎ Ｅｌｍｅｒ製Ｕｌｔｉｍａ  Ｇｏｌｄ）１０．０ｍＬを添加して三重水素の放射能を測定し、０．５４Ｂｑ／ｍＬを検出した。このため、本放射能の測定法において、０．５４Ｂｑ／ｍＬが三重水素の放射能濃度の検出下限値であることを確認した。
【００９０】
＜三重水素の吸収実験＞
三重水素の吸収実験にあったっては、上記リチウムドーピング（１）を行い得られたスピネル型結晶構造を有しリチウムドーピング処理物である水素イオン及びリチウムイオン含有酸化マンガン粉末（格子定数：８．０３８１±０．０００２Å）を、ドーピングのための塩化リチウム水溶液から減圧濾過して濾紙上に回収した直後に超純水（３０ｍＬ）で通水洗浄することによって得られた、湿潤したケーキの状態で、上述の放射能濃度３１７６．６Ｂｑ／ｍＬの試験水１００ｍＬに懸濁させた。
その後、懸濁液をテフロン（登録商標）樹脂コーティングされた攪拌子とマグネチックスタラーを用いて６０分間攪拌した。懸濁液の初期ｐＨを、濃度０．１Ｍの水酸化ナトリウム水溶液（和光純薬工業製）を懸濁液に滴下してｐＨ６．２２に調整した。実験開始から６０分後に懸濁液のｐＨは５．４１に低下した。懸濁液の水温は１９．３〜２０．８℃であった。懸濁開始後から、５分、１０分、１５分、２０分、３０分、および６０分経過時に、濾紙ユニット（ＡＤＶＡＮＴＥＣ製ＤＩＳＭＩＣ  ＧＳ−２５ＡＳ０２０ＡＮ）及びディスポーザブルシリンジ（テルモ製ＳＳ−０２ＳＺＰ）を用いて、懸濁液から試験水のサンプル１．３ｍＬを濾取し、その１．３ｍＬから精秤及び分取した１.０ｍＬに対して、シンチレーターとしてβ線で発光する蛍光剤を含んだ界面活性剤（Ｐｅｒｋｉｎ  Ｅｌｍｅｒ  ＵＬｔｉｍａ  Ｇｏｌｄ）を１０．０ｍＬ添加した。最後に、液体シンチレーションカウンター（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｓｃｉｎｔｉｌｌａｔｉｏｎ  Ａｎａｌｙｚｅｒ  ＴＲＩ−ＣＡＲＢ  ２１００ＴＲ  ＰＡＣＫＡＲＤ  ＵＳＡ）で試験水の各サンプルが含有する三重水素由来の放射能濃度を測定した。ｐＨおよび水温の確認には、ｐＨメーター（ＨＯＲＩＢＡ製ｐＨ／ＤＯメーター、Ｄ−５５ガラス電極型式９６７８）を使用した。
同様な三重水素の吸収試験を、リチウムイオンドーピング（２）、（３）から得られたスピネル型結晶構造を有しリチウムドーピング処理物である水素イオン及びリチウムイオン含有酸化マンガン粉末、及びリチウムドーピングを実施していないリチウムイオン含有酸化マンガン（１）の酸処理物を用いて実施した。
図２において、本実験で使用したリチウムドーピング（１）が実施された酸化マンガンのサンプルのＸ線回折パターンを（３）に示した。同図中で、Ｘ線回折パターン（１）は、酸処理前のリチウムイオン含有酸化マンガンのＸ線回折パターンであり、Ｘ線回折パターン（２）は、（１）のＸ線回折パターンを示したリチウムイオン含有酸化マンガンを酸処理して得た酸処理物のＸ線回折パターンを示す。図２の化学式中で、ｘ及びｙは、各酸化マンガンに含まれるリチウムイオン、及び水素イオンの量に関するモル比を表す。すなわち、Ｌｉ１−ｘＭｎ２Ｏ４・Ｈｘ（２）において、ｘは、ＬｉＭｎ２Ｏ４（１）を酸処理することによって溶出したリチウムイオンの量、及びイオン交換によってＬｉ１−ｘＭｎ２Ｏ４・Ｈｘ（２）に取り込まれた水素イオンの量に関する、モル比を表す。また、Ｌｉ１−ｘ＋ｙＭｎ２Ｏ４・Ｈｘ−ｙ（３）において、ｙは、酸処理後の酸化マンガン（Ｌｉ１−ｘＭｎ２Ｏ４・Ｈｘ）（２）に対してドーピングされたリチウムイオンの量、及び同ドーピング処理によって酸化マンガンからリチウムイオン含有水に溶出した水素イオンの量に関する、モル比を表す。
【００９１】
＜三重水素の吸収実験結果＞
図３に、上記リチウムドーピング（１）を行い得られたスピネル型結晶構造を有しスピネル型結晶構造を有しリチウムドーピング処理物である水素イオン及びリチウムイオン含有酸化マンガン粉末（リチウムイオンドーピング量：３．０ｍｇ／ｇ、格子定数：８．０３８１±０．０００２Å）を、湿潤状態で三重水素含有試験水（容量：１００ｍL、三重水素の放射能濃度：３１７６．６Ｂｑ／ｍＬ）に、懸濁及び撹拌した際の三重水素含有試験水から一定時間の経過毎に採取したサンプル（１.０ｍＬ）中の三重水素の放射能濃度の経時変化を示す。図３では、実験の開始後、反応時間が５分の時に三重水素の放射能濃度が初期値の３１７６．６Ｂｑ／ｍＬから初期値の約５４％の濃度に相当する１７１４．４Ｂｑ／ｍＬに減少した。図３では、三重水素含有試験水中の三重水素濃度が５分経過時に減少した後、初期濃度近くまで再上昇した。この三重水素濃度が再上昇する原因は、三重水素の吸収材である酸化マンガン粉末が含む水素イオンの量の不足によって生じることが文献で指摘されている（文献Ｂ）。また、この様な三重水素濃度の再上昇を防止するためには、吸収材であるスピネル型結晶構造を有しリチウムドーピング処理物である水素イオン及びリチウムイオン含有酸化マンガン粉末を膜に加工して外部から水素イオンを供給することが有効である（例えば、ＷＯ２０１７／００６９７３）。
同様に上記リチウムドーピング（２）、（３）を行い得られたスピネル型結晶構造を有しリチウムドーピング処理物である水素イオン及びリチウムイオン含有酸化マンガンについて、同様な実験条件下で三重水素含有試験水に適用した際の放射能濃度の最大減少率は、初期値に対してそれぞれ、約５％、１２％であった。
また、リチウムイオンをドーピングしていないリチウムイオン含有酸化マンガン（１）の酸処理物（格子定数：３．０３６８±０．０００２Å）を同様な三重水素の吸収実験に供したところ、最大減少率は初期値の約１０％であった。
図４において、これらの実験結果を水素イオン及びリチウムイオン含有酸化マンガン結晶の格子定数（Å）の変化に対する、三重水素由来の放射能濃度の減少率 (％)として比較した。図４より、格子定数の値が８．０３７１〜８．０３９５Åの範囲において同放射能濃度の高い減少率が得られることがわかる。
これらのことから、リチウムイオン含有酸化マンガンの格子定数が、本発明に規定の範囲に収まる様に、リチウムをドーピングすることで、水中の三重水素を高効率に吸収する三重水素吸収材が得られることがわかった。
【００９２】
＜比較例＞文献Ｂ及びＷＯ２０１５／０３７７３４に記載の三重水素吸収能力との比較
文献Ｂにおいて、三重水素吸収材として、格子定数８．０１１Åのリチウムイオン含有酸化マンガンを、本実施例と同様に湿潤した状態（乾燥重量：約０．５ｇ）で三重水素含有試験水（１００ｍＬ）に適用した結果、三重水素含有試験水中の三重水素由来の初期放射能濃度が、初期値の約３５％に相当する濃度に低下したことが報告されている。これに対して、本実施例では、リチウムイオンがドーピングされている格子定数８．０３８１±０．０００２Åの水素イオン及びリチウム含有酸化マンガンを湿潤状態（乾燥重量：約０．５ｇ）で、試験水中の三重水素の初期濃度以外は、ほぼ同一条件下で三重水素含有試験水（１００ｍＬ）に適用し、初期値の約５４％に相当する濃度低下が得られた。文献Ｂにおける三重水素の初期濃度は５６０７Ｂｑ／ｍＬであり、本実施例では三重水素の初期濃度は３１７６．６Ｂｑ／ｍＬであった。一般に、初期濃度が高い場合、濃度による圧力効果が働くため、初期濃度が低い場合よりも、高い吸収効果を得る上では有利である。本実施例では、試験水中の三重水素の初期濃度が文献Ｂにおける実験の初期濃度より低いにもかかわらず、三重水素濃度の低下が顕著であり、文献Ｂにおける三重水素の吸収効果に比べて高い吸収効果が得られた。
このため、水素イオン及びリチウムイオン含有酸化マンガンの格子定数を、リチウムイオンのドーピングによって８．０３８１±０．０００２Åに高めることで、三重水素吸収能力が向上することがわかった。
また、ＷＯ２０１５／０３７７３４においては、酸処理前のリチウムイオン含有酸化マンガン（結晶格子定数：８．１５４Å、乾燥重量：約０．５ｇ）を、三重水素吸収材として三重水素含有試験水（１００ｍＬ）に懸濁させて、懸濁液のｐＨを希塩酸水溶液の添加によって３〜４に調整し、さらに懸濁液にアルカリ試薬を滴下してｐＨを５．７５〜５．９８に収束する様に制御していることが記載されている。その結果、試験水中の三重水素由来の放射能濃度を初期値の最大約４５％まで低下させている。
しかしながら、文献Ｂ及びＷＯ２０１５／０３７７３４に記載の酸処理前のリチウム含有酸化マンガン（結晶格子定数：８．１５４Å）は、三重水素含有試験水の初期ｐＨが弱酸性から中性の領域（ｐＨ５−７）の場合には、三重水素吸収材としては機能しないため、上記の様に三重水素含有試験水に三重水素吸収材を添加した懸濁液の初期ｐＨを３〜４に調整し、さらにｐＨ５．７５〜５．９８に収束する様に複雑なｐＨ制御を実施する必要がある。これに対して、本実施例のリチウムイオンがドーピングされている格子定数８．０３８１±０．０００２Åの水素イオン及びリチウムイオン含有酸化マンガンは、三重水素含有試験水に三重水素吸収材として懸濁させた際の初期ｐＨを弱酸性から中性の領域（ｐＨ５−６）に維持するだけで、図３及び図４に示した様に、試験水中の三重水素濃度の減少率として、初期濃度の値の５４％に相当する三重水素の吸収能力を示し、リチウムイオン含有酸化マンガン（１）の酸処理物にリチウムイオンを適量ドーピングすることが、三重水素の吸収性能を向上させるために有効であることを示している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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