[3G01-05] Applied Simulation

[3G01] Investigation of factors controlling adsorption structures of clay minerals by systematic ab initio calculations

*Akiko Yamaguchi^1,2, Yoshio Takahashi², Masahiko Okumura¹ (1. JAEA, 2. UTokyo)

Keywords:Clay mineral, Radium, VASP

粘土鉱物は地球表層に広く存在し、様々な元素の環境挙動を支配している。例えば原子力発電所事故で放出された放射性セシウムは粘土鉱物に吸着し土壌表層に固定された。一方で、アクチノイドのアナログとしても着目されるレアアースは、粘土鉱物に多く吸着するが、競合イオン存在下で容易に脱着する。これらの違いは吸着時の水和状態の違いに起因すると考えられ、その水和状態は吸着イオンの水和エンタルピーによって支配されると考えられてきた。しかし、我々のグループの最近の研究から、比較的水和しやすい+2価のラジウムが脱水して吸着することがわかり、水和エンタルピーだけでは挙動を説明できないことがわかってきた。そこで本研究では、様々な陽イオンを吸着した粘土鉱物について第一原理計算を系統的に実施したところ、吸着イオンによって粘土鉱物の安定性が異なることがわかり、水和エンタルピーだけでなくイオン半径も重要ということがわかった。