JP4148435B2 - 酸性水溶液中からテクネチウムを環状アミド化合物により分離回収する方法 - Google Patents
酸性水溶液中からテクネチウムを環状アミド化合物により分離回収する方法 Download PDFInfo
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は酸性水溶液中に存在するTc(VII)イオン(化学形はTcO4 -)を、環状アミド化合物を用いて抽出する方法に係わる。本発明は、特に、使用済核燃料のピューレックス法再処理工程の第一サイクルに設けられたテクネチウム除染工程から出てくるストリップ液(テクネチウムを含有する)を対象とし、その中に含まれるウラン、プルトニウムが、リン酸トリブチル(TBP、抽出剤)によって回収された後の廃液中から、テクネチウムを回収するために用いられる。
【0002】
【従来の技術】
使用済核燃料の再処理工程においては、核分裂性物質であるウラン、プルトニウムが分離回収される。又核分裂生成物の一つであるテクネチウムは、酸性水溶液中ではTc(VII)イオン(化学形はTcO4 -)として存在し、上記第一サイクルにおいて、ウラン、プルトニウムと共に抽出され易い。Tc(VII)イオンがウランとプルトニウムを分離する分配工程に流れ込むと、その触媒的作用により、ウランとプルトニウムの酸化還元反応等が影響を受け、結果としてその分離性能が悪化する。そのため、最近の再処理工場では、第一サイクルにテクネチウム除染工程を設け、ウラン、プルトニウムを抽出した有機溶媒からテクネチウムを洗浄除去し、そのテクネチウムは最終的に高レベル廃液に入れられる。このテクネチウムについては、分離回収する方策は何ら取られていない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
テクネチウム(Tc)は最終的に高レベル廃液に入れられるため、その処理処分戦略ではガラス固化体として深地層処分場に処分される。この廃棄物固化体は、超長期的には地下水に浸食され、含まれる放射性核種は地下水中に浸出して様々な移行機構と経路によりバリアーとしての地層中を移動する。Tcは99Tcという長半減期(約21万年)核種であって崩壊による放射能減衰は期待出来ない。
【0004】
さらにTcO4 -という陰イオンが安定であるので、地層中での移行速度が比較的大きいとされる。その結果、廃棄物深地層処分におけるリスク評価では問題核種となっている。そこで、Tcの高レベル廃液からの分離回収と核反応によるその安定化が検討されているが、未だに満足できる化学分離法は開発されていない。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明は、使用済核燃料の再処理工場において、Tcが高レベル廃液に入り込む前、即ち、再処理工程の第一サイクルに設けられたテクネチウム除染工程(ウラン、プルトニウムを抽出した有機溶媒からテクネチウムを洗浄除去する工程)から出てくるTcストリップ液(Tcを含有する硝酸酸性水溶液)について、その中に含まれるウラン、プルトニウムをリン酸トリブチル(TBP、抽出剤)溶媒によって回収した後の抽残液から、環状アミドによりTcを抽出分離するものである。
【0006】
即ち、本発明は、使用済核燃料の再処理工程におけるテクネチウム除染工程からのTc含有酸性溶液を、TBP抽出溶媒で抽出処理してU、Puを抽出溶媒に回収し、そのTc含有抽出残液を環状アミド抽出溶媒で抽出処理してTcを抽出溶媒に回収し、そのTc含有抽出溶媒からTcを炭酸塩ストリップ液で逆抽出して回収する方法である。
【0007】
これは、高レベル廃液中からTcを分離するよりも優れて有利である。なぜなら、高レベル廃液中には極めて多種多量の核分裂生成物が存在しており、Tcを高純度で分離する目標を達成するには、困難が予想されるからである。
【0008】
高い酸性度の上記水溶液からのTcの選択的分離回収には、カルボニル官能基を有する環状アミド化合物、即ち、C4 H7 R1 CONR2 (バレロラクタム:6員環)又はC5 H9 R1 CONR2 (カプロラクタム:7員環)(ここでR1 ,R2 は有機鎖)〔有機鎖のR1 はC6 H13(ヘキシル基)、C8 H17(オクチル基)等であり、R2 はC8 H17(オクチル基)、C4 H9 (C2 H5 )CHCH2 (2−エチルヘキシル基)等である〕を用いる。
【0009】
【発明の実施の形態】
本発明における、使用済核燃料のビューレックス法再処理工程の第一サイクルに設けられたテクネチウム除染工程から出て来る、U、Puを負荷した抽出溶媒を洗浄したTc含有ストリップ液(U、Puが残存する)から、Tcを環状アミド化合物を使用して抽出分離する工程を図2に基づいて説明する。
【0010】
(1) 再処理ビューレックス工程第一サイクルのU、Pu共抽出工程において、使用済燃料溶解液をTBP抽出溶媒と向流接触させて溶媒中にU、Puを抽出する(この有機溶媒には大部分のTcも抽出される)。この抽出溶媒を共抽出工程の末端で洗浄液で洗浄後、テクネチウム除染工程に導入する。その際に生じた共抽出工程の抽出残液は高レベル廃液として集められる。
【0011】
(2) テクネチウム除染工程において、共抽出工程からの抽出溶媒をTcストリップ液である5M硝酸水溶液と向流接触させてTcを酸溶液に逆抽出し、この溶液をTcストリップ液として取り出す。Tcが酸溶液で洗浄除去された後の精製U、Pu含有溶媒を除染工程の末端で洗浄液で洗浄して除染工程から回収する。
【0012】
(3) U−Pu抽出段において、テクネチウム除染工程から取り出された一部のU、Puを含有するTcストリップ液をTBP抽出溶媒と向流接触させてU、Puを抽出溶媒中に抽出回収し、抽出段末端で洗浄液で洗浄後U、Pu再処理主工程に循環する。一方、抽出されなかったTcを含有する抽出残液をこの抽出段からTcフィードとして取り出す。なお、従来は、このTc含有抽残液は高レベル廃液貯槽に導入されてガラス固化体処理されていた。
【0013】
(4) Tc抽出段において、U−Pu抽出段から取り出されたTcフィードを環状アミド抽出溶媒と向流接触させてTcを抽出する。Tc含有抽出溶媒はTc抽出段の末端で洗浄液で洗浄した後Tc逆抽出段に導入する。その際に生じたこの抽出段における抽出残液は高レベル廃液に集められる。
【0014】
(5) Tc逆抽出段において、Tc抽出段から取り出されたTc含有抽出溶媒をストリップ液(炭酸塩溶液)と向流接触させ、Tcをストリップ液中に逆抽出した液をTcプロダクトとしてこの抽出段から取り出す。Tcを含有しない使用済環状アミド抽出溶媒を環状アミド抽出溶媒としてTc抽出段にリサイクルして再使用する。
【0015】
【実施例】
次の3種類の環状アミド抽出剤が使用された。
【0016】
(1) 3−オクチル−N−(2−エチルヘキシル)カプロラクタム(3OEHCLA)と5−オクチル−N−(2−エチルヘキシル)カプロラクタム(5OEHCLA)の混合物(3,5,OEHCLAと略す)
(2) 3−オクチル−N−オクチルカプロラクタム(3OOCLA)と5−オクチル−N−オクチルカプロラクタム(5OOCLA)の混合物(3,5,OOCLAと略す)
(3) 3−オクチル−N−(2−エチルヘキシル)バレロラクタム(3OEHVLA)と4−オクチル−N−(2−エチルヘキシル)バレロラクタム(4OEHVLA)の混合物(3,4,OEHVLAと略す)
をそれぞれn−ドデカンで希釈して抽出剤濃度を1.0mol/dm3とした有機溶媒を、1.15×10-3mol/dm3のHTcO4 を含む硝酸水溶液と攪拌して平衡にさせた。
【0017】
その際のTc(VII)イオンの抽出分配比;DTcの硝酸濃度依存性を図1に示す。硝酸濃度1mol/dm3付近では、3,4,OEHVLAによるDTcは約10であった。図1から、3種類の環状アミド化合物がTc抽出溶媒として使用することができるが、3,4,OEHVLAが最も適していることがわかる。
【0018】
【発明の効果】
本発明における、使用済核燃料のピューレックス法再処理工程の第一サイクルに設けられたテクネチウム除染工程から出てくるストリップ液から、リン酸トリブチル抽出溶媒によってU、Puを回収した後の廃液を環状アミド抽出溶媒でTcを回収することにより、従来の高レベル廃棄物としての固化−処分方式におけるテクネチウムの浸出、移行の影響に関する課題を解決するとともに、従来考えられていた高レベル廃液中からTcを分離する方式よりもより効率的にTcを回収することができた。それは、高レベル廃液中には極めて多種多量の核分裂生成物が存在しており、Tcを高純度で抽出分離することが困難であるからである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 1.0mol/dm3環状アミドードデカンによるTc抽出分配比(DTc)の硝酸濃度依存性を示す図である。
【図2】 再処理抽出工程の第一サイクルにおける本法によるテクネチウムの抽出分離フローシートを示す図である。
Claims (1)
- 使用済核燃料の再処理工程におけるテクネチウム除染工程からのTc含有酸性溶液を、TBP抽出溶媒で抽出処理してU、Puを抽出溶媒に回収し、
そのTc含有抽出残液を、3−オクチル−N−オクチルカプロラクタムと5−オクチル−N−オクチルカプロラクタムの混合物を含む環状アミド抽出溶媒で抽出処理してTcを当該環状アミド抽出溶媒に回収し、
そのTc含有環状アミド抽出溶媒からTcを炭酸塩ストリップ液で逆抽出して回収する
テクネチウムを選択的に分離回収する方法。
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