(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゼオライトを主材としたヨウ素吸蔵体であって、結晶内部にＡｇ＋イオンを、辺縁部にカルシウムイオンを偏在させたことを特徴とするヨウ素吸蔵体
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゼオライトを主材としたヨウ素吸蔵体に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射性廃棄物のヨウ素１２９は、現在銀系吸着材で捕集・貯蔵されているが、最終的には地層処分が不可避である。半減期が極めて長く（約１５７０万年）、従来技術による十分な核種移行遅延効果が期待できないため、長期・安定に固定化するための新規材料が求められている。その候補として、ヨウ素を吸着したゼオライトと、物理・化学的に安定なアパタイトとの複合焼結体が有望である（文献１）。ここでゼオライトに予めＣａ２＋イオンを導入し、リン酸イオンと反応させることによって表面にアパタイトコーティングを施す（文献２）と、アパタイトとの複合焼結性が安定化し、また高温条件下におけるヨウ素の封じ込め効果が向上する（文献３）。一方、ゼオライトにＡｇ＋イオンを導入しておくとヨウ素の保持量が増加するが、結晶表面に拡散性の高いヨウ化銀が析出し、望ましくない。
【特許文献１】特開２００５−３７１６５
【特許文献２】特開２００４−３０７２８８
【非特許文献１】無機マテリアル学会第１０９回学術講演会要旨集p２６〜p２７、２００４年１１月１１日発行、渡辺雄二郎他
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明はこのような実情に鑑み、表面にヨウ化銀の析出がなく、かつ、アパタイトコーティングが確実に行えるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明のヨウ素吸蔵体は、前記課題を解決するために、結晶内部にＡｇ＋イオンを、辺縁部にカルシウムイオンを偏在させたことを特徴とする構成を採用した。
【発明の効果】
【０００５】
これにより、Ａｇ＋イオンがヨウ素の吸着・保持を効率化するが結晶内部に限られるため表面にヨウ化銀は析出せず、またＣａ２＋イオンがアパタイトコーティングを可能にした。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
実験例１〜４のフォージャサイトの代わりに他のイオン交換能を有するゼオライトを用いても同様な結果を得ることができる。
【実施例】
【０００７】
以下の実験例ではゼオライト原料として市販のＮａ型合成フォージャサイトを用いた。
【０００８】
＜実験例１＞
Ｎａ型合成フォージャサイト粉末１．０ｇを１Ｍの塩化カルシウム水溶液１ｌ（リットル）に分散し、室温で１時間撹拌した。その後蒸留水で洗浄し、８０℃で１時間乾燥し、エネルギー分散型電子線プローブＸ線分析装置（ＥＤＳ）で分析した。これを５回繰返して完全にＮａ＋イオンがＣａ２＋イオンに置換されていることを確認した。
得られたＣａ型フォージャサイト１．０ｇを３００℃で４時間加熱脱水し、ガラス管中に０．３ｇの固体ヨウ素と共に充填して（両者はシリカウールで隔てる）、ヘリウムガスを常温で１ｍｌ／分で２４時間フローさせてキャリアとし、ヨウ素を吸着させた。回収後、吸着ヨウ素は室温で速やかに脱離を開始した。
一方、Ｃａ型フォージャサイト１．０ｇを２Ｍのリン酸アンモニウム水溶液（ｐＨ９．６）１００ｍｌに入れ、４０または８０℃で密閉容器中で８時間保持した。走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により、Ｃａ２＋イオンとＰＯ４３−イオンが反応して、結晶表面が水酸アパタイトの微結晶で覆われていることが観察された（図１）。
【０００９】
＜実験例２＞
Ｎａ型合成フォージャサイト粉末１．０ｇを５ｍＭの硝酸銀水溶液１ｌに分散し、室温で１時間撹拌した。その後蒸留水で洗浄し、８０℃で１時間乾燥した。これを３回繰返して完全にＮａ＋イオンがＡｇ＋イオンに置換したＡｇ型フォージャサイトを得た。
得られたＡｇ型フォージャサイト１．０ｇを３００℃で４時間加熱脱水し、実験例１と同様にガラス管中に０．３ｇの固体ヨウ素と共に充填して、ヘリウムガスを常温で１ｍｌ／分で２４時間フローさせてヨウ素を吸着させた。ＳＥＭ観察とエネルギー分散型電子線プローブＸ線分光分析（ＥＤＳ）の結果、フォージャサイト表面にヨウ化銀の粒子が析出していることがわかった（図２）。蛍光Ｘ線分光分析（ＸＲＦ）の結果、ヨウ素の吸着量は２９．８ｗｔ％であった。
【００１０】
＜実験例３＞
実験例１で得られたＣａ型フォージャサイト１．０ｇを５〜８０ｍＭの硝酸銀水溶液１ｌに分散し、室温で１時間撹拌した。その後蒸留水で洗浄し、８０℃で１時間乾燥し、Ｃａ２＋イオンの一部をＡｇ＋イオンに置換したフォージャサイトを得た。４０ｍＭの硝酸銀水溶液を用いた試料について、粒子の断面を波長分散型電子線プローブＸ線分光分析装置（ＷＤＳ）で分析したところ、Ｃａ２＋イオンが粒子内部に偏って存在していることがわかった（図３）。これをＣａ／Ａｇ型フォージャサイトとする。
得られたＣａ／Ａｇ型フォージャサイト１．０ｇを３００℃で４時間加熱脱水し、実験例１・２と同様にガラス管中に０．３ｇの固体ヨウ素と共に充填して、ヘリウムガスを常温で１ｍｌ／分で２４時間フローさせてヨウ素を吸着させた。ＳＥＭ観察とＥＤＳ分析の結果、実験例２のＡｇ型フォージャサイトと同様に表面にヨウ化銀の粒子が析出していることがわかった（図４）。さらにヨウ素を吸着したＣａ／Ａｇ型フォージャサイト１．０ｇを２Ｍのリン酸アンモニウム水溶液（ｐＨ９．６）１００ｍｌに入れ、８０℃で密閉容器中で８時間保持した。実験例１のＣａ型フォージャサイトと異なり、結晶表面の一部のみに水酸アパタイトの微結晶が析出した（図５）。
【００１１】
＜実験例４＞
実験例２で得られたＡｇ型フォージャサイト１．０ｇを３０ｍＭの硝酸銀水溶液１ｌに分散し、室温で３分間撹拌した。その後蒸留水で洗浄し、８０℃で１時間乾燥し、Ａｇ＋イオンの一部をＣａ２＋イオンに置換したフォージャサイトを得た。粒子の断面をＷＤＳで分析したところ、Ａｇ＋イオンが中心部に、Ｃａ２＋イオンが辺縁部に偏って存在していることがわかった（図６）。これをＡｇ／Ｃａ型フォージャサイトとする。
得られたＡｇ／Ｃａ型フォージャサイト１．０ｇを３００℃で４時間脱水処理し、実験例１〜３と同様にガラス管中に０．３ｇの固体ヨウ素と共に充填して、ヘリウムガスを常温で１ｍｌ／分で２４時間フローさせてヨウ素を吸着させた。ＸＲＦ分析の結果、ヨウ素の吸着量は２３．１ｗｔ％であった。ＳＥＭ観察とＥＤＳ分析の結果、表面にヨウ化銀の粒子の析出は認められなかった（図７）。ヨウ素を吸着したＡｇ／Ｃａ型フォージャサイト１．０ｇを１または２Ｍのリン酸アンモニウム水溶液（ｐＨ９．６または１０）１００ｍｌに入れ、８０または１００℃にて密閉容器中で８時間保持した。いずれの条件においても表面が水酸アパタイトの微結晶で覆われた（図８）。
【００１２】
以上の結果から、Ｃａ型のフォージャサイト（実験例１）、はアパタイトコーティングは可能であるがヨウ素の保持には好ましくなく、Ａｇ型（実験例２）またはＣａ／Ａｇ型のフォージャサイト（実験例3）はヨウ素を吸着させた際にヨウ化銀を析出するので好ましくないのに対し、Ａｇ／Ｃａ型のフォージャサイト（実験例4）はヨウ化銀を析出せず、かつアパタイトコーティングが可能であることが明らかになった。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】８０℃でアパタイトコーティングを施したＣａ型フォージャサイトのＳＥＭ像。
【図２】ヨウ素を吸着させたＡｇ型フォージャサイトのＳＥＭ像。
【図３】ＷＤＳにより測定したＣａ／Ａｇ型フォージャサイト断面のＣａ分布。赤→緑→青の順で高濃度。
【図４】ヨウ素を吸着させたＣａ／Ａｇ型フォージャサイトのＳＥＭ像。
【図５】アパタイトコーティングを施したＣａ／Ａｇ型フォージャサイトのＳＥＭ像。
【図６】ＷＤＳにより測定したＡｇ／Ｃａ型フォージャサイト断面のＡｇ分布（左）およびＣａ分布（右）。赤→緑→青の順で高濃度。
【図７】ヨウ素を吸着させたＡｇ／Ｃａ型フォージャサイトのＳＥＭ像。
【図８】リン酸アンモニウム水溶液濃度１．０Ｍ、ｐＨ９．６、１００℃の条件でアパタイトコーティングを施したＡｇ／Ｃａ型フォージャサイトのＳＥＭ像。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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