JP3672054B2 - 超ウラン元素抽出における溶媒洗浄方法 - Google Patents
超ウラン元素抽出における溶媒洗浄方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3672054B2 JP3672054B2 JP625696A JP625696A JP3672054B2 JP 3672054 B2 JP3672054 B2 JP 3672054B2 JP 625696 A JP625696 A JP 625696A JP 625696 A JP625696 A JP 625696A JP 3672054 B2 JP3672054 B2 JP 3672054B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- solvent
- phase
- extraction
- organic phase
- mol
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
Landscapes
- Extraction Or Liquid Replacement (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、使用済核燃料の再処理技術に係わり、更に詳しくは、高レベル廃液から超ウラン元素を溶媒抽出した抽出溶媒の洗浄方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
原子力発電設備で発生する使用済核燃料の再処理技術としてPUREXプロセス(Plutonium uranium recovery by extraction)が従来から用いられている。このPUREXプロセスは、TBP(tri-n-butyl phosphate) を抽出溶媒として使用し、使用済燃料溶解液中のU(ウラン)、Pu(プルトニウム)を個別に高効率かつ高純度で回収するプロセスである。この再処理に供する放射性廃液中には超ウラン元素(TRU元素)が残存し、これらの半減期が非常に長い(例えば103 〜104 年)ため、高レベル廃棄物貯蔵量を増す要因となっている。
【0003】
これに対して、図4に模式的に示すように、使用済燃料の再処理液(高レベル放射性廃液)から超ウラン元素(TRU元素)を含む再利用可能な元素を群分離するTRUEXプロセス(TRU Extraction Process)が、米国アルゴンヌ国立研究所から提案され、現在世界各国で鋭意研究開発されている。このTRUEXプロセスは、前記PUREXプロセスの溶媒に少量のCMPO(octyle(phenyl)-N,N-diisobutylcarbamoylmethyl-phosphine oxide)を添加した溶媒を用い、図5のプロセスフロー図に示すように、高レベル放射性廃液から直接再利用可能な元素を「抽出/スクラブ」工程で抽出及び洗浄し、これを例えば「逆抽出1」工程において逆抽出液1でAm(アメリシウム)、Cm(キュリウム)等のTRU元素を回収し、「逆抽出2」工程において逆抽出液2でPu、Np(ネプツニウム)等を回収するプロセスである。逆抽出工程は3工程以上の場合もある。
【0004】
このTRUEXプロセスは、高レベル放射性廃液中に含まれている半減期が非常に長い超ウラン元素(TRU元素)を回収し、有効活用すると共に、高レベル廃棄物生成量を低減できることを特徴とする群分離法である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
図5において、逆抽出工程に用いられた抽出溶媒は、廃棄物生成量を低減するために、溶媒洗浄工程において、溶媒洗浄液を用いて再生され、循環利用される。この溶媒洗浄液(溶媒再生液ともいう)には、従来、炭酸ナトリウム水溶液が用いられてきた。
【0006】
しかし、炭酸ナトリウム水溶液を用いた溶媒洗浄では、有機相と水相の間にエマルジョン相が形成され、このエマルジョン相により、有機相Oと水相Aの分離が困難になる問題点があった。また、逆抽出工程に用いられた抽出溶媒中には、Ru(ルテニウム)が残留する問題があることが、本願発明者等の研究で明らかにされており、このRuをこの溶媒洗浄工程において水相Aに溶かし込んで回収することが望まれていた。
【0007】
本発明はかかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、超ウラン元素の逆抽出工程に用いられた抽出溶媒を、エマルジョン相を形成することなく有機相Oと水相Aに分離して洗浄することができる超ウラン元素の溶媒洗浄方法を提供することにある。また、本発明の別の目的は、逆抽出工程に用いられた抽出溶媒中に残留するRuを水相Aに効率的に溶かし込んで回収することができる超ウラン元素の溶媒洗浄方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、使用済核燃料の高レベル廃液から超ウラン元素等を抽出した抽出溶媒を洗浄して再利用する溶媒洗浄方法において、0.25mol/lの炭酸ナトリウム水溶液に対し、0.09mol/l以上0.12mol/l以下の錯化作用を有するシュウ酸を添加して溶媒洗浄液を生成するステップと、Ruが残留する前記抽出溶媒と前記溶媒洗浄液とを混合して混合液を生成するステップと、該混合液を静置して有機相と水相に分離するステップとを含み、前記有機相と水相との間にエマルジョン相を形成せずに、水相中のRuモル数に対する有機相中のRuモル数の割合を低減するために、前記混合液のpHを9.05以上9.51以下に調整することを特徴とする超ウラン元素の溶媒洗浄方法が提供される。
【0009】
本発明の発明者等は、上述した新規の問題を解決するため、通常のイオン結合と異なり化学的に安定な配位結合(キレート構造)に着目し、かかる配位結合(キレート化合物)をし、錯化物を形成する有機酸(例えばシュウ酸)を用い、エマルジョン相を形成することなく有機相Oと水相Aに分離して洗浄することができ、かつ抽出溶媒中に残留するRuを水相Aに効率的に溶かし込んで回収することができる条件を実験により見いだした。本発明はかかる新規の知見に基づくものである。
【0010】
すなわち、本発明によれば、0.25mol/lの炭酸ナトリウム水溶液に対するシュウ酸のモル濃度を0.09mol/l以上0.12mol/l以下にし、かつ、前記混合液のpHを9.05以上9.51以下に調整することにより、エマルジョン相の形成を抑制することができ、かつRuの分配比(有機相内のモル数/水相内のモル数)を0.60〜1.00にすることができ、約50%〜63%の水相Aへの回収を行うことができる。
【0011】
本発明の好ましい実施形態によれば、前記錯化作用を有する有機酸は、シュウ酸、リンゴ酸、クエン酸、ギ酸、グリコール酸、マロン酸、コハク酸、アジピン酸のいずれか1つ又はこれらの混合物である。これらの有機酸は、実験に使用したシュウ酸と同様に、混合液のpHを約9.0以上かつ約9.5以下に調整することができ、エマルジョン相の形成を抑制することができる。
【0012】
また、前記錯化作用を有する有機酸は、シュウ酸溶液であり、約0.25mol/lの炭酸ナトリウム水溶液に対し、約0.09〜約0.12mol/lのシュウ酸を添加することが好ましい。この条件は、本願発明者が実際に実験したものであり、混合液のpHを約9.0以上かつ約9.5以下に安定して調整することができ、エマルジョン相の形成を確実に抑制することができ、かつRuの分配比(有機相内のモル数/水相内のモル数)を1以下に抑え水相Aへの回収率を高めることができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。
図1は、本発明の方法を実施するための溶媒洗浄装置の構成図である。この図において、溶媒洗浄装置は、超ウラン元素等を回収した後のTBP及びCMPOを含みn−ドデカンをベースとする使用済溶媒1と、この溶媒1を洗浄するための溶媒洗浄液2とを混合するための混合容器12と、混合液を静置して有機相Oと水相Aに分離する静置容器14(セトラ)と、静置容器14からの排出流量を調節する流量調節容器16(レギュレータ)とを備えている。
【0014】
図1において混合容器12は中空円筒状の容器であり、内部の混合液3を攪拌する攪拌器11(ミキサー)が垂直に設置されている。また、混合容器12の上端には使用済溶媒1と溶媒洗浄液2とが対向して流入する流入路12a、12bが設けられ、かつ混合容器12の中間部分には混合液3を静置容器14に導くダクト13が設けられている。更に、静置容器14の上端には静置により分離した有機相Oを流出させる流出路14aが設けられ、かつ静置容器14の下端部分には水相Aを調節容器16に導くダクト15が設けられている。
【0015】
上述した構成により、混合容器12に使用済溶媒1と溶媒洗浄液2を対向して流入させ、混合容器12内で攪拌器11により使用済溶媒1と溶媒洗浄液2を混合し、混合液3をダクト13を介して静置容器14に導き、静置容器14内で混合液を静置して有機相Oと水相Aに分離することができる。
静置容器14内の有機相Oは、溶媒洗浄液2で再生されたTBP及びCMPOを含むn−ドデカンをベースとする溶媒1であり、流出路14aを介して有機相Oを逆抽出設備等(図示せず、図5参照)に導き、再利用することができる。また、水相Aは抽出成分(例えばRu)が溶けた溶媒洗浄液2であり調節容器16の流出路16aを介してガラス固化装置等(図示せず、図5参照)に供給することができる。
【0016】
なお、以下、有機相Oと水相Aの体積比(有機相/水相)を「O/A比」と呼び、有機相Oと水相Aの両方に特定の成分が平衡状態で溶けた場合のモル比(有機相内のモル数/水相内のモル数)を「分配比」と呼ぶ。
【0017】
図2は、本発明による超ウラン元素抽出における溶媒洗浄方法のフロー図であり、図1に示した装置を用い、使用済核燃料の高レベル放射性廃液から超ウラン元素等を抽出し、抽出溶媒1を洗浄して再利用する方法を示している。
図2に示すように、本発明の溶媒洗浄方法は、溶媒洗浄液2を調製する洗浄液調製ステップ22と、抽出溶媒1と溶媒洗浄液2を混合して混合液3を形成する混合ステップ24と、混合液3を静置して有機相Oと水相Aに分離する静置分離ステップ26とからなる。混合ステップ24と静置分離ステップ26は、図1に示した装置により、連続的に行うことができる。なお、本発明の方法は、図1の装置の使用に限定されず、その他の抽出・分離装置を用いることもできる。
【0018】
本発明によれば、図2の洗浄液調製ステップ22において、抽出溶媒1を洗浄するための炭酸ナトリウム水溶液4に、錯化作用を有する有機酸5を添加し、混合液のpHを約9.0以上かつ約9.5以下に調整して溶媒洗浄液2とする。
【0019】
表1は、本発明の効果を確認した試験結果である。この試験では、約0.25mol/lの炭酸ナトリウム水溶液に、0.01〜0.3mol/lのシュウ酸を添加し、混合液のpH,Ruの分配比(有機相/水相のRu濃度比),エマルジョン相形成の有無を計測した。
【0020】
【表1】
【0021】
また、図3は、表1の結果から得られたpH及びシュウ酸濃度と分配比の関係図である。
【0022】
表1と図3から、以下のことが明らかとなる。
▲1▼ pHが9.68以上の場合、或いはシュウ酸添加量が0.08mol/l以下の場合には、エマルジョン相が形成される。従ってこの範囲では、図1の装置を用いた連続的な静置分離ができなくなる。
▲2▼ pHが8.83以下の場合、或いはシュウ酸添加量が0.13mol/l以上の場合には、Ruの分配比(有機相/水相)が1.22以上になり、Ruの水相Aへの回収率が低く(半分以下)なる。
【0023】
従って、最適範囲は、混合液のpHを約9.0以上かつ約9.5以下であり、約0.25mol/lの炭酸ナトリウム水溶液に対し、約0.09〜約0.12mol/lのシュウ酸を添加することが望ましい。
【0024】
また、シュウ酸と同様に錯化作用を有する有機酸としては、リンゴ酸、クエン酸、ギ酸、グリコール酸、マロン酸、コハク酸、及びアジピン酸があり、これらのいずれか1つ又はこれらの混合物を用いても、シュウ酸と同様に、混合液のpHを約9.0以上かつ約9.5以下に調整することができ、エマルジョン相の形成を抑制することができる。
【0025】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。
【0026】
【発明の効果】
上述したように、本発明の超ウラン元素抽出における溶媒洗浄方法は、配位結合(キレート構造)に着目し、配位結合をし錯化物を形成する有機酸を用い、エマルジョン相を形成することなく有機相Oと水相Aに分離して洗浄することができ、かつ抽出溶媒中に残留するRuを水相Aに効率的に溶かし込んで回収することができる条件を実験により見いだした新規の知見に基づくものである。
【0027】
すなわち、本発明による超ウラン元素抽出における溶媒洗浄方法は、超ウラン元素の逆抽出工程に用いられた抽出溶媒を、エマルジョン相を形成することなく有機相Oと水相Aに分離して洗浄することができ、かつ逆抽出工程に用いられた抽出溶媒中に残留するRuを水相Aに効率的に溶かし込んで回収することができる、等の優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の方法を実施するための溶媒洗浄装置の構成図である。
【図2】本発明による溶媒洗浄方法のフロー図である。
【図3】pH及びシュウ酸濃度と分配比の関係図である。
【図4】群分離プロセスの説明図である。
【図5】TRUEXプロセスのプロセスフロー図である。
【符号の説明】
1 使用済溶媒
2 溶媒洗浄液
3 混合液
4 炭酸ナトリウム水溶液
5 有機酸
11 攪拌器
12 混合容器
12a、12b 流入路
13、15 ダクト
14 静置容器(セトラ)
14a 流出路
16 調節容器
16a 流出路
22 洗浄液調製ステップ
24 混合ステップ
26 静置分離ステップ
A 水相
O 有機相
Claims (1)
- 使用済核燃料の高レベル廃液から超ウラン元素等を抽出した抽出溶媒を洗浄して再利用する溶媒洗浄方法において、
0.25mol/lの炭酸ナトリウム水溶液に対し、0.09mol/l以上0.12mol/l以下の錯化作用を有するシュウ酸を添加して溶媒洗浄液を生成するステップと、
Ruが残留する前記抽出溶媒と前記溶媒洗浄液とを混合して混合液を生成するステップと、
該混合液を静置して有機相と水相に分離するステップとを含み、
前記有機相と水相との間にエマルジョン相を形成せずに、水相中のRuモル数に対する有機相中のRuモル数の割合を低減するために、前記混合液のpHを9.05以上9.51以下に調整することを特徴とする超ウラン元素の溶媒洗浄方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP625696A JP3672054B2 (ja) | 1996-01-18 | 1996-01-18 | 超ウラン元素抽出における溶媒洗浄方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP625696A JP3672054B2 (ja) | 1996-01-18 | 1996-01-18 | 超ウラン元素抽出における溶媒洗浄方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09197089A JPH09197089A (ja) | 1997-07-31 |
JP3672054B2 true JP3672054B2 (ja) | 2005-07-13 |
Family
ID=11633405
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP625696A Expired - Fee Related JP3672054B2 (ja) | 1996-01-18 | 1996-01-18 | 超ウラン元素抽出における溶媒洗浄方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3672054B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB9719422D0 (en) * | 1997-09-13 | 1997-11-12 | British Nuclear Fuels Plc | Nuclear fuel reprocessing |
-
1996
- 1996-01-18 JP JP625696A patent/JP3672054B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH09197089A (ja) | 1997-07-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101529528B (zh) | 利用在盐析介质中的溶剂化萃取剂从高酸性水相中集中分离锕系元素 | |
US7731870B2 (en) | Purex method and its uses | |
RU2706954C2 (ru) | Способ обработки водного азотнокислого раствора, полученного при растворении отработавшего ядерного топлива, выполняемый в одном цикле и не требующий какой-либо операции, включающей восстановительную реэкстракцию плутония | |
US8354085B1 (en) | Actinide and lanthanide separation process (ALSEP) | |
CN102473467B (zh) | 用于处理废弃核燃料的改进方法 | |
Magnusson et al. | Flow-sheet design for an innovative SANEX process using TODGA and SO3-Ph-BTP | |
US4059671A (en) | Method for increasing the lifetime of an extraction medium used for reprocessing spent nuclear fuel and/or breeder materials | |
JP3672054B2 (ja) | 超ウラン元素抽出における溶媒洗浄方法 | |
Serrano-Purroy et al. | Towards a DIAMEX process using high active concentrate. Production of genuine solutions | |
CN111485125B (zh) | 一种从乏燃料后处理废液中回收锝的方法 | |
Vanel et al. | Modeling and flowsheet design of an Am separation process using TODGA and H4TPAEN | |
RU2454742C1 (ru) | Способ переработки оят аэс | |
JP2016205820A (ja) | アクチニドの分離方法および分離装置 | |
JPH0815483A (ja) | 超ウラン元素の溶媒抽出方法 | |
Malmbeck et al. | EURO-GANEX, a Process for the Co-separation of TRU | |
JP3310765B2 (ja) | 再処理施設の高レベル廃液処理方法 | |
JP2019015533A (ja) | マイナーアクチノイドの分離方法 | |
JP7108519B2 (ja) | マイナーアクチノイドの分離方法 | |
Tkachenko et al. | Dynamic test of extraction process for americium partitioning from the PUREX raffinate | |
Boudry et al. | Adaptation of the Purex process to the reprocessing of fast reactor fuels | |
RU2623943C1 (ru) | Экстракционная смесь для извлечения тпэ и рзэ из высокоактивного рафината переработки оят аэс и способ её применения (варианты) | |
JPH05212205A (ja) | ランタノイドからアクチノイドの分離方法 | |
CN114561561B (zh) | 一种从含钚有机相中回收钚的方法 | |
JP2939078B2 (ja) | 超ウラン元素の分離に用いられる抽出溶媒の洗浄剤及び洗浄方法 | |
JP5133140B2 (ja) | 使用済燃料の処理方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040604 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20041018 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20041216 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20050331 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20050413 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080428 Year of fee payment: 3 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080428 Year of fee payment: 3 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080428 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090428 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090428 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100428 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100428 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110428 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120428 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120428 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130428 Year of fee payment: 8 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |