プルトニウムの磁気共鳴を直接観測(Directly Probing Plutonium by Pu-239 Magnetic Resonance)

2025-11-18 パシフィック・ノースウェスト国立研究所 (PNNL)

PNNLの研究チームは、放射性元素であるプルトニウム-239(^239Pu)を対象に、核磁気共鳴(NMR)を用してその構造・電子環境を直接観測することに成功しました。アクチニド元素はその強い放射能と複雑な電子構造によりNMR観測が極めて困難でしたが、今回、プルトニウム酸化物(PuO₂)結晶に対して11Kから295Kまでの温度範囲で固体-状態^239Pu NMRスペクトルを取得し、核g因子(nuclear g-factor)や磁気モーメントの改定値を実験的に決定しました。これにより、開殻f電子系のプルトニウム材料について、NMRによる化学・構造解析が技術的に可能であることを実証しました。さらに、この手法により、プルトニウム材料の電子・磁気的挙動(例えば放射線損傷や電子相互作用)が詳細に調べられるようになり、核燃料サイクル材料の理解や核安全保障・材料科学への応用が期待されます。

<関連情報>

PuO 2における239 Pu NMRパラメータの温度依存性 Temperature Dependence of 239Pu NMR Parameters in PuO2

Khusboo Rana,Khyati Anand,Sejun Park,Sergey I. Sinkov,Lucas E. Sweet,and Herman Cho
Inorganic Chemistry  Published: October 31, 2025
DOI:https://doi.org/10.1021/acs.inorgchem.5c03801

Abstract

プルトニウムの磁気共鳴を直接観測(Directly Probing Plutonium by Pu-239 Magnetic Resonance)

Solid-state 239Pu NMR spectra of crystalline PuO2 have been recorded over temperatures from 11 to 295 K with better than part per thousand resolution. These experiments represent the first independent detection of 239Pu NMR in PuO2 since the original report by Yasuoka and co-workers and extend the NMR observations to higher temperatures where recent theoretical explanations of the enigmatic magnetism and electronic structure of PuO2 may be evaluated. The sensitivity achieved in these experiments was sufficient to measure the sinusoidal dependence of the NMR signal amplitude on the radiofrequency pulse length, which allows the determination of the nuclear g factor and magnetic moment of 239Pu. These results demonstrate the use of NMR with an open-shell f element to explore subtle magnetic effects in plutonium materials of both technological and scientific significance.

2000原子力放射線一般
ad
ad
Follow
ad
タイトルとURLをコピーしました