JP7333057B2 - Americium extraction method - Google Patents
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Description
本発明は、アメリシウムの分離方法に関し、より詳しくはイミノ二酢酸アミドを用いたアメリシウムの抽出方法に関する。 The present invention relates to a method for separating americium, and more particularly to a method for extracting americium using iminodiacetic amide.
原子力発電所で用いた後の核燃料（使用済燃料）の再処理に伴って発生する高レベル放射性廃液（ＨＬＬＷ）は、安定な形態にガラス固化し、数十年程度の間、冷却貯蔵を行った後、地下の深い地層中に処分(地層処分)することが検討されている。一方で、長半減期核種のアメリシウム（Am）や発熱性核種のキュリウム（Cm）等のマイナーアクチノイドを高レベル放射性廃液から分離し、核変換する「分離・変換技術」の研究開発が世界各国で進められている。分離・変換技術により、ガラス固化体の発生量の削減が可能となり、処分場面積や地層処分による環境負荷を大幅に低減することができる。 High-level radioactive liquid waste (HLLW) generated from the reprocessing of nuclear fuel (spent fuel) after being used in nuclear power plants is vitrified into a stable form and stored in cold storage for several decades. Disposal in deep underground strata (geological disposal) is under consideration. On the other hand, research and development of "separation/transformation technology" to separate minor actinides such as long-half-lived nuclide americium (Am) and exothermic nuclide curium (Cm) from high-level radioactive liquid waste and transmute them is being conducted around the world. is underway. Separation/conversion technology makes it possible to reduce the amount of vitrified waste generated, and to greatly reduce the environmental burden due to landfill area and geological disposal.
アメリシウムを核変換するためには、高レベル放射性廃液中からアメリシウムのみを分離する必要がある。しかしながら、高レベル放射性廃液中には多種多様な元素が含まれており、さらにアメリシウムと同一の安定原子価を有し、かつイオン半径が類似している希土類元素との相互分離が困難であることが知られている。また、３価のアメリシウムと３価のキュリウムは化学的性質が酷似しており、アメリシウムとキュリウムの相互分離は極めて難しい。そのため、高レベル放射性廃液中からアメリシウムを分離するためには、段階的な分離プロセスが必要となり、３種類の抽出剤を用いた分離プロセスが提案されている。 In order to transmute americium, it is necessary to separate only americium from high-level radioactive liquid waste. However, high-level radioactive waste contains a wide variety of elements, and it is difficult to separate them from rare earth elements, which have the same stable valences as americium and similar ionic radii. It has been known. In addition, trivalent americium and trivalent curium are very similar in chemical properties, and it is extremely difficult to separate americium and curium from each other. Therefore, in order to separate americium from high-level radioactive liquid waste, a stepwise separation process is required, and a separation process using three kinds of extractants has been proposed.
特許文献１，２にはイミノ二酢酸アミドを用いたアクチノイド、ランタノイド、又はレアアースの抽出方法が開示されている。しかしながら、アメリシウムを単独分離するためには改善が必要であった。 Patent Documents 1 and 2 disclose methods for extracting actinides, lanthanides, or rare earths using iminodiacetic acid amide. However, improvements were needed to isolate americium alone.
本発明は、アメリシウムの効率的な分離回収方法、特に溶媒抽出法を用いた高レベル放射性廃液中からのアメリシウムの分離回収方法を提供することを課題とする。 An object of the present invention is to provide an efficient method for separating and recovering americium, particularly a method for separating and recovering americium from high-level radioactive waste liquid using a solvent extraction method.
本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、アメリシウムを含む酸性水溶液を、特定のイミノ二酢酸アミド（ＩＤＡＡ）の存在下で有機溶媒に接触させることにより、アメリシウムを有機溶媒に溶解させ、さらにジエチレントリアミン五酢酸（ＤＴＰＡ）などの窒素ドナー系の水溶性錯化剤を含む酸性水溶液を接触させる逆抽出工程を行うことにより、高レベル放射性廃液中からアメリシウムを直接、且つ高選択的に分離回収できることを見出し、本発明を完成させた。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that by contacting an acidic aqueous solution containing americium with an organic solvent in the presence of a specific iminodiacetic amide (IDAA), americium is removed. Americium is directly extracted from the high-level radioactive liquid waste by performing a back-extraction process in which the americium is dissolved in an organic solvent and then brought into contact with an acidic aqueous solution containing a nitrogen-donor water-soluble complexing agent such as diethylenetriaminepentaacetic acid (DTPA), and The inventors have found that highly selective separation and recovery can be achieved, and have completed the present invention.
即ち、本発明は以下の通りである。
［１］アメリシウムを含む酸性水溶液を準備する準備工程、
下記一般式（Ａ）で表されるイミノ二酢酸アミドの存在下、前記準備工程で準備した酸性
水溶液と有機溶媒を接触させる液液接触工程、
前記液液接触工程で接触させた酸性水溶液と有機溶媒を分液する分液工程、及び
前記分液工程で分液した有機溶媒に水溶性錯化剤、好ましくはジエチレントリアミン五酢酸（ＤＴＰＡ）などの窒素ドナー系の水溶性錯化剤を含む酸性水溶液を接触させる逆抽出工程、
を含むことを特徴とする、アメリシウムの抽出方法。
（式（Ａ）中、Ｒ及びＲ’はそれぞれ独立して炭素数１～２０の炭化水素基又は水素原子を表す。）
［２］前記準備工程で準備した酸性水溶液が、硝酸イオン（ＮＯ３
－）を含む、［１］に記載のアメリシウムの抽出方法。
［３］式（Ａ）中、Ｒ及びＲ’がいずれも炭素数８のアルキル基である、［１］または［２］に記載のアメリシウムの抽出方法。
［４］液液接触工程で使用する一般式（Ａ）で表されるイミノ二酢酸アミドの濃度が０．１～０．３Ｍである、［１］～［３］のいずれかに記載のアメリシウムの抽出方法。
［５］前記逆抽出工程で接触させる酸性水溶液が、０．０１～０．０５ＭのＤＴＰＡを含む、［１］～［４］のいずれかに記載のアメリシウムの抽出方法。
［６］前記準備工程で準備した酸性水溶液が、アメリシウムと、キュリウム、イットリウム、ランタノイド、ストロンチウム、バリウム、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、ジルコニウム、セシウム、モリブデンから選択される１種類以上の非抽出対象元素とを含み、アメリシウムを前記非抽出対象元素と分離する、［１］～［５］の何れかに記載のアメリシウムの抽出方法。
［７］前記アメリシウムと非抽出対象元素を含む酸性水溶液が使用済燃料の再処理廃液である、［６］に記載のアメリシウムの抽出方法。
That is, the present invention is as follows.
[1] a preparation step of preparing an acidic aqueous solution containing americium;
A liquid-liquid contact step of contacting the acidic aqueous solution prepared in the preparation step with an organic solvent in the presence of iminodiacetic amide represented by the following general formula (A);
A liquid separation step of separating the acidic aqueous solution and the organic solvent brought into contact in the liquid-liquid contact step, and a water-soluble complexing agent, preferably diethylenetriaminepentaacetic acid (DTPA), etc., is added to the organic solvent separated in the liquid separation step. a back-extraction step of contacting an acidic aqueous solution containing a nitrogen donor-based water-soluble complexing agent;
A method for extracting americium, comprising:
(In formula (A), R and R' each independently represent a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or a hydrogen atom.)
[2] The method for extracting americium according to [1], wherein the acidic aqueous solution prepared in the preparation step contains nitrate ions (NO 3 − ).
[3] The method for extracting americium according to [1] or [2], wherein in formula (A), both R and R' are alkyl groups having 8 carbon atoms.
[4] The americium according to any one of [1] to [3], wherein the iminodiacetamide represented by the general formula (A) used in the liquid-liquid contacting step has a concentration of 0.1 to 0.3M. extraction method.
[5] The method for extracting americium according to any one of [1] to [4], wherein the acidic aqueous solution contacted in the back extraction step contains 0.01 to 0.05M DTPA.
[6] The acidic aqueous solution prepared in the preparation step contains americium and one or more non-extractable elements selected from curium, yttrium, lanthanides, strontium, barium, ruthenium, rhodium, palladium, zirconium, cesium, and molybdenum. The method for extracting americium according to any one of [1] to [5], wherein americium is separated from the non-extractable element.
[7] The method for extracting americium according to [6], wherein the acidic aqueous solution containing americium and non-extractable elements is spent fuel reprocessing waste liquid.
本発明によれば、使用済燃料の再処理廃液などのアメリシウムを含む溶液からアメリシウムを効率良く抽出分離することができる。 According to the present invention, it is possible to efficiently extract and separate americium from a solution containing americium such as spent fuel reprocessing waste liquid.
本発明を説明するに当たり、具体例を挙げて説明するが、本発明の趣旨を逸脱しない限り以下の内容に限定されるものではなく、適宜変更して実施することができる。 In describing the present invention, specific examples will be given, but the present invention is not limited to the following content as long as it does not deviate from the gist of the present invention, and can be implemented with appropriate modifications.
＜アメリシウムの抽出方法＞
本発明の一態様であるアメリシウムの抽出方法（以下、「本発明の抽出方法」と略す場合がある。）は、アメリシウムを含む酸性水溶液を準備する準備工程（以下、「準備工程」と略す場合がある。）、下記一般式（Ａ）で表されるイミノ二酢酸アミドの存在下、準備工程で準備した酸性水溶液と有機溶媒を接触させる液液接触工程（以下、「液液接触工程」と略す場合がある。）、前記液液接触工程で接触させた酸性水溶液と有機溶媒を分液する分液工程（以下、「分液工程」と略す場合がある。）、及び前記分液工程で分液した有機溶媒に逆抽出水溶液を接触させる逆抽出工程（以下、「逆抽出工程」と略す場合がある。）を含むことを特徴とする。
<Method for extracting americium>
A method for extracting americium according to one aspect of the present invention (hereinafter sometimes abbreviated as "extraction method of the present invention") comprises a preparatory step of preparing an acidic aqueous solution containing americium (hereinafter abbreviated as "preparing step"). ), in the presence of iminodiacetic amide represented by the following general formula (A), a liquid-liquid contact step (hereinafter referred to as a “liquid-liquid contact step” in which the acidic aqueous solution prepared in the preparation step is brought into contact with an organic solvent may be abbreviated.), a liquid separation step (hereinafter sometimes abbreviated as a “liquid separation step”) for separating the acidic aqueous solution and the organic solvent brought into contact in the liquid-liquid contact step, and the liquid separation step. It is characterized by including a back extraction step (hereinafter sometimes abbreviated as “back extraction step”) in which the liquid-separated organic solvent is brought into contact with the back extraction aqueous solution.
（式（Ａ）中、Ｒ及びＲ’はそれぞれ独立して炭素数１～２０の炭化水素基又は水素原子を表す。）
(In formula (A), R and R' each independently represent a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or a hydrogen atom.)
イミノ二酢酸アミドは、アルキル基の炭素数を変えることで、水に対しても有機溶媒に対しても親和性が高くできる。また、アメリシウムとの結合に非常に適した構造を有していると考えられる。そのため、水溶液と有機溶媒の液液接触によって、イミノ二酢酸アミドがアメリシウムと会合し、水溶液中のアメリシウムが有機溶媒に可溶化して、抽出される。 By changing the number of carbon atoms in the alkyl group, iminodiacetic acid amide can have a high affinity for both water and organic solvents. It is also believed to have a structure very suitable for bonding with americium. Therefore, by liquid-liquid contact between the aqueous solution and the organic solvent, the iminodiacetic amide associates with the americium, and the americium in the aqueous solution is solubilized in the organic solvent and extracted.
なお、「一般式（Ａ）で表されるイミノ二酢酸アミドの存在下」とは、通常有機溶媒にイミノ二酢酸アミドが存在していることを意味し、予め有機溶媒に含有させていても、或いは酸性水溶液と有機溶媒を接触させるときに別途イミノ二酢酸アミドを添加するものであってもよいものとする。 In addition, "in the presence of the iminodiacetic amide represented by the general formula (A)" means that the iminodiacetic amide is usually present in an organic solvent. Alternatively, iminodiacetic acid amide may be added separately when the acidic aqueous solution and the organic solvent are brought into contact with each other.
本発明の好ましい態様では、アメリシウムを含む酸性水溶液はランタノイドなどの希土類元素を含む。本発明のさらに好ましい態様では、アメリシウムを含む酸性水溶液は使用済燃料の再処理廃液である。 In a preferred embodiment of the invention, the acidic aqueous solution containing americium contains a rare earth element such as a lanthanide. In a further preferred embodiment of the present invention, the acidic aqueous solution containing americium is spent fuel reprocessing effluent.
「希土類元素」とは、ランタノイド、スカンジウム、及びイットリウムの総称であり、「ランタノイド」とは、ランタノイドに属する金属元素を意味し、酸性水溶液や有機溶媒中の酸化数、状態等は特に限定されないものとする。
なお、ランタノイドは、具体的にはランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、プロメチウム（Ｐｍ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、ルテチウム（Ｌｕ）である。
なお、スカンジウム、イットリウム、ランタノイドの酸化数は、通常１～６価であり、それぞれの元素に応じた安定な酸化数を有しているが、３価、４価、５価が好ましく、３価が特に好ましい。
"Rare earth element" is a general term for lanthanide, scandium, and yttrium, and "lanthanoid" means a metal element belonging to lanthanide, and the oxidation number, state, etc. in an acidic aqueous solution or an organic solvent are not particularly limited. and
Lanthanoids are specifically lanthanum (La), cerium (Ce), praseodymium (Pr), neodymium (Nd), promethium (Pm), samarium (Sm), europium (Eu), gadolinium (Gd), terbium (Tb), dysprosium (Dy), holmium (Ho), erbium (Er), thulium (Tm), ytterbium (Yb), and lutetium (Lu).
The oxidation numbers of scandium, yttrium, and lanthanide are usually 1 to 6, and each element has a stable oxidation number. is particularly preferred.
（準備工程）
酸性水溶液は、抽出対象元素であるアメリシウム及び希土類元素以外に、その他の元素を含むものであってもよい。その他の元素としては、リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）、セシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属元素、ベリリウム（Ｂｅ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）、ラジウム（Ｒａ）等のアルカリ土類金属元素、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、モリブデン（Ｍｏ）等の遷移金属元素等が挙げられる。
(Preparation process)
The acidic aqueous solution may contain other elements in addition to the elements to be extracted, americium and rare earth elements. Other elements include alkali metal elements such as lithium (Li), sodium (Na), potassium (K), rubidium (Rb), cesium (Cs), beryllium (Be), magnesium (Mg), and calcium (Ca). , alkaline earth metal elements such as strontium (Sr), barium (Ba), radium (Ra), manganese (Mn), iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), copper (Cu), zirconium ( Zr), transition metal elements such as molybdenum (Mo), and the like.
酸性水溶液の水素イオン濃度は、通常０．００１～１２Ｍの範囲であり、好ましくは６．０Ｍ以下、より好ましくは４．０Ｍ以下、さらに好ましくは２．０Ｍ以下であり、好ましくは０．０１Ｍ以上、より好ましくは０．１Ｍ以上、さらに好ましくは１．０Ｍ以上である。
また、アメリシウムを抽出対象元素とする場合の酸性水溶液の水素イオン濃度は、好ましくは５．０Ｍ以下、より好ましくは４．０Ｍ以下、さらに好ましくは２．０Ｍ以下であり、好ましくは０．０１Ｍ以上、より好ましくは０．１Ｍ以上、さらに好ましくは１．０Ｍ以上である。
The hydrogen ion concentration of the acidic aqueous solution is usually in the range of 0.001 to 12M, preferably 6.0M or less, more preferably 4.0M or less, still more preferably 2.0M or less, and preferably 0.01M or more. , more preferably 0.1M or more, and still more preferably 1.0M or more.
Further, when americium is the element to be extracted, the hydrogen ion concentration of the acidic aqueous solution is preferably 5.0 M or less, more preferably 4.0 M or less, still more preferably 2.0 M or less, and preferably 0.01 M or more. , more preferably 0.1M or more, and still more preferably 1.0M or more.
酸性水溶液に使用する酸の具体的種類は、特に限定されないが、塩酸、硫酸、硝酸等の無機酸が挙げられる。なお、塩酸を使用する場合、酸性水溶液は塩化物イオン（Ｃｌ－）を含み、硫酸を使用する場合、酸性水溶液は硫酸イオン（ＳＯ４ ２－）を含み、硝酸を使用する場合、酸性水溶液は硝酸イオン（ＮＯ３ －）を含むと表現することができる。アメリシウムを抽出する場合、この中でも硝酸を使用すること、即ち酸性水溶液は硝酸イオン（ＮＯ３ －）を含むことが好ましい。 The specific type of acid used in the acidic aqueous solution is not particularly limited, but examples include inorganic acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, and nitric acid. When hydrochloric acid is used, the acidic aqueous solution contains chloride ions (Cl − ), when sulfuric acid is used, the acidic aqueous solution contains sulfate ions (SO 4 2− ), and when nitric acid is used, the acidic aqueous solution contains It can be expressed as containing nitrate ions (NO 3 − ). When extracting americium, it is preferable to use nitric acid among these, that is, the acidic aqueous solution contains nitrate ions (NO 3 − ).
酸性水溶液の抽出対象元素であるアメリシウムの濃度は、通常０Ｍ（ｍｏｌ／ｄｍ３）より大きく、０．１Ｍ以下の範囲であり、好ましくは０．０５Ｍ以下、より好ましくは０．０２Ｍ以下、さらに好ましくは０．０１Ｍ以下である。上記範囲内であると、アメリシウムを効率良く抽出し易くなる。 The concentration of americium, which is the element to be extracted in the acidic aqueous solution, is usually greater than 0M (mol/dm 3 ) and is in the range of 0.1M or less, preferably 0.05M or less, more preferably 0.02M or less, and even more preferably. is less than or equal to 0.01M. Within the above range, it becomes easier to efficiently extract americium.
（液液接触工程）
液液接触工程は、下記一般式（Ａ）で表されるイミノ二酢酸アミドの存在下、準備工程で準備した酸性水溶液と有機溶媒を接触させる工程であるが、一般式（Ａ）で表されるイミノ二酢酸アミドの具体的種類は、特に限定されず、目的に応じて適宜選択することができる。
（式（Ａ）中、Ｒ及びＲ’はそれぞれ独立して炭素数１～２０の炭化水素基又は水素原子を表す。）
Ｒ及びＲ’はそれぞれ独立して炭素数１～２０の炭化水素基を表しているが、「炭化水素基」は、直鎖状の飽和炭化水素基に限られず、炭素－炭素不飽和結合、分岐構造、環状構造のそれぞれを有していてもよいことを意味する。また、Ｒ及びＲ’の炭素数は、好ましくは２以上、より好ましくは３以上、さらに好ましくは４以上、さらに好ましくは６以
上であり、好ましくは１８以下、より好ましくは１５以下、さらに好ましくは１２以下、さらに好ましくは１０以下である。特に好ましくは、Ｒ及びＲ’は炭素数８のアルキル基である。
(Liquid-liquid contact step)
The liquid-liquid contact step is a step of contacting the acidic aqueous solution prepared in the preparation step with an organic solvent in the presence of iminodiacetic amide represented by the following general formula (A). The specific type of iminodiacetic acid amide is not particularly limited, and can be appropriately selected depending on the purpose.
(In formula (A), R and R' each independently represent a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or a hydrogen atom.)
R and R' each independently represents a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, but the "hydrocarbon group" is not limited to a straight chain saturated hydrocarbon group, a carbon-carbon unsaturated bond, It means that it may have a branched structure or a cyclic structure. In addition, the number of carbon atoms of R and R' is preferably 2 or more, more preferably 3 or more, still more preferably 4 or more, still more preferably 6 or more, preferably 18 or less, more preferably 15 or less, further preferably It is 12 or less, more preferably 10 or less. Particularly preferably, R and R' are C8 alkyl groups.
Ｒ及びＲ’として具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、２－エチルへキシル基、２，２－ジメチルへキシル基、フェニル基、フェニルメチル等、ピリジル基、ピコリル基が挙げられる。 Specific examples of R and R′ include methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, nonyl group, decyl group, undecyl group, dodecyl group, and 2-ethyl. A xyl group, a 2,2-dimethylhexyl group, a phenyl group, a phenylmethyl group, a pyridyl group, and a picolyl group can be mentioned.
一般式（Ａ）で表されるイミノ二酢酸アミドとしては、下記式で表されるものが挙げられる。
Examples of the iminodiacetic amide represented by the general formula (A) include those represented by the following formula.
一般式（Ａ）で表されるイミノ二酢酸アミドの使用量（存在量）は、特に限定されず、目的に応じて適宜選択することができるが、有機溶媒の容積を基準（有機溶媒に溶解している場合の濃度）とした場合、通常０．００１～２Ｍ（ｍｏｌ／ｄｍ３）の範囲であり、好ましくは０．０１Ｍ以上、より好ましくは０．１Ｍ以上、さらに好ましくは０．２Ｍ以上であり、好ましくは１．５Ｍ以下、より好ましくは１Ｍ以下、さらに好ましくは０．３Ｍ以下である。上記範囲内であると、アメリシウムを効率良く抽出し易くなる。 The amount (abundance) of the iminodiacetic amide represented by the general formula (A) is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. (concentration in the case where it is used), it is usually in the range of 0.001 to 2 M (mol/dm 3 ), preferably 0.01 M or more, more preferably 0.1 M or more, and still more preferably 0.2 M or more. , preferably 1.5M or less, more preferably 1M or less, and still more preferably 0.3M or less. Within the above range, it becomes easier to efficiently extract americium.
液液接触工程の操作手順は、特に限定されず、液液抽出に利用される公知の操作手順を適宜選択することができる。例えば、任意の容器に酸性水溶液と有機溶媒を投入し、振とう機等を用いて酸性水溶液と有機溶媒を十分に混合した後、遠心分離によって相分離させて、分液を行うことが挙げられる。また、容器の代わりに向流抽出装置等の抽出装置や分液漏斗等の公知の抽出装置又は抽出器具を用いることもできる。 The operating procedure of the liquid-liquid contact step is not particularly limited, and a known operating procedure used for liquid-liquid extraction can be appropriately selected. For example, an acidic aqueous solution and an organic solvent are put into an arbitrary container, the acidic aqueous solution and the organic solvent are sufficiently mixed using a shaker or the like, and then the phases are separated by centrifugation to separate the liquids. . Also, instead of the container, an extraction device such as a countercurrent extraction device, a known extraction device such as a separatory funnel, or an extraction device may be used.
なお、酸性水溶液と有機溶媒を振とうする場合の振とう時間は、通常５秒以上、好ましくは１０秒以上、より好ましくは３０秒以上、さらに好ましくは６０秒以上である。上記範囲内であると、アメリシウムをより効率良く抽出することができる。 The shaking time for shaking the acidic aqueous solution and the organic solvent is usually 5 seconds or longer, preferably 10 seconds or longer, more preferably 30 seconds or longer, and still more preferably 60 seconds or longer. Within the above range, americium can be extracted more efficiently.
液液接触工程は、１回に限られず、接触と分液を複数回繰り返してもよい。液液接触工
程の回数は、通常１回～２０回の範囲であり、好ましくは２回以上、より好ましくは５回以上、さらに好ましくは１０回以上である。上記範囲内であると、アメリシウムを効率良く抽出し易くなる。
The liquid-liquid contact step is not limited to one time, and contact and liquid separation may be repeated multiple times. The number of liquid-liquid contact steps is usually in the range of 1 to 20, preferably 2 or more, more preferably 5 or more, still more preferably 10 or more. Within the above range, it becomes easier to efficiently extract americium.
また、一般式（Ａ）で表されるイミノ二酢酸アミドの存在下で酸性水溶液と有機溶媒を接触させる方法は、例えば下記の（ａ）～（ｃ）の方法が挙げられる。
（ａ）一般式（Ａ）で表されるイミノ二酢酸アミドを含む有機溶媒溶液を、容器内等で酸性水溶液と接触させる方法。
（ｂ）一般式（Ａ）で表されるイミノ二酢酸アミドを含む酸性水溶液を、容器内等で有機溶媒と接触させる方法。
（ｃ）一般式（Ａ）で表されるイミノ二酢酸アミドと酸性水溶液と有機溶媒をそれぞれ容器等に投入し、接触させる方法。
この中でも、より効率良く抽出することができることから、（ａ）が特に好ましい。
Examples of the method of contacting an acidic aqueous solution with an organic solvent in the presence of the iminodiacetic acid amide represented by the general formula (A) include the following methods (a) to (c).
(a) A method of contacting an organic solvent solution containing the iminodiacetic amide represented by the general formula (A) with an acidic aqueous solution in a container or the like.
(b) A method of contacting an acidic aqueous solution containing the iminodiacetic amide represented by the general formula (A) with an organic solvent in a container or the like.
(c) A method in which the iminodiacetic acid amide represented by general formula (A), the acidic aqueous solution, and the organic solvent are each charged into a container or the like and brought into contact with each other.
Among these, (a) is particularly preferable because extraction can be performed more efficiently.
有機溶媒は、特に限定されず、水との液液抽出に利用される公知のものを適宜選択することができる。具体的には、ｎ－ヘキサン、ｎ－ドデカン、ベンゼン、トルエン等の炭化水素系溶媒、ジエチルエーテル、１，４－ジオキサン、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）等のエーテル系溶媒、１，２－ジクロロエタン、クロロホルム等のハロゲン系溶媒等が挙げられる。この中でも、疎水性が高いことから炭化水素系溶媒が好ましく、ｎ－ドデカンが特に好ましい。 The organic solvent is not particularly limited, and can be appropriately selected from known solvents used for liquid-liquid extraction with water. Specifically, hydrocarbon solvents such as n-hexane, n-dodecane, benzene and toluene, ether solvents such as diethyl ether, 1,4-dioxane and tetrahydrofuran (THF), 1,2-dichloroethane, chloroform and the like. and halogen-based solvents. Among these, hydrocarbon solvents are preferred because of their high hydrophobicity, and n-dodecane is particularly preferred.
接触させる酸性水溶液と有機溶媒の容積比（酸性水溶液／有機溶媒）は、特に限定されず、目的に応じて適宜選択することができるが、通常１／１００～１００／１の範囲であり、好ましくは１／５０以上、より好ましくは１／１０以上、さらに好ましくは１／５以上であり、好ましくは５０／１以下、より好ましくは１０／１以下、さらに好ましくは５／１以下である。上記範囲内であると、アメリシウムを効率良く抽出し易くなる。 The volume ratio of the acidic aqueous solution and the organic solvent to be brought into contact (acidic aqueous solution/organic solvent) is not particularly limited, and can be appropriately selected depending on the purpose. is 1/50 or more, more preferably 1/10 or more, still more preferably 1/5 or more, preferably 50/1 or less, more preferably 10/1 or less, still more preferably 5/1 or less. Within the above range, it becomes easier to efficiently extract americium.
液液接触工程により、アメリシウムを効率よく有機溶媒中に抽出することができる。この工程により、アメリシウムを、Ｃｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｓｒ、Ｙ、Ｚｒ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｃｓ、Ｂａなどと分離することができる。
ただし、酸性溶液にＬａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｍｏなどが含まれていた場合、アメリシウムと一緒に有機溶媒中に回収されるため、本発明においては、次の逆抽出工程を行う。
Americium can be efficiently extracted into the organic solvent by the liquid-liquid contact process. Through this process, americium can be separated from Cm, Sm, Eu, Sr, Y, Zr, Ru, Rh, Pd, Cs, Ba, and the like.
However, if La, Ce, Pr, Nd, Mo, etc., are contained in the acidic solution, they are recovered in the organic solvent together with the americium, so the following reverse extraction step is performed in the present invention.
本発明の抽出方法は、液液接触工程で接触させた酸性水溶液と有機溶媒を分液する（第一の）分液工程、前記分液工程で分液した有機溶媒に酸性水溶液を接触させる逆抽出工程（以下、「逆抽出工程」と略す場合がある。）を含み、さらに、逆抽出工程で接触させた酸性水溶液と有機溶媒を分液する（第二の）分液工程、有機溶媒又は水を留去する溶媒留去工程を含んでもよい。
以下、逆抽出工程の詳細について説明する。
The extraction method of the present invention includes a (first) liquid separation step of separating the acidic aqueous solution and the organic solvent that were brought into contact in the liquid-liquid contact step, and a reverse separation step of contacting the organic solvent separated in the liquid separation step with the acidic aqueous solution. An extraction step (hereinafter sometimes abbreviated as “back extraction step”), and further a (second) separation step of separating the acidic aqueous solution and the organic solvent that were brought into contact in the back extraction step, the organic solvent or A solvent distillation step for distilling off water may be included.
Details of the back extraction process will be described below.
（逆抽出工程）
逆抽出工程は、分液工程で分液した有機溶媒に水溶性錯化剤、好ましくはＤＴＰＡなどの窒素ドナー系の水溶性錯化剤を含んだ酸性水溶液を接触させる工程であるが、逆抽出工程で接触させる酸性水溶液の水素イオン濃度等は、特に限定されず、目的に応じて適宜選択することができる。
逆抽出工程で接触させる酸性水溶液の水素イオン濃度は、通常０．０００１～１２Ｍの範囲であり、好ましくは１Ｍ以下、より好ましくは０．１Ｍ以下、さらに好ましくは０．０１Ｍ以下であり、好ましくは０．０００１Ｍ以上、より好ましくは０．００１Ｍ以上、さらに好ましくは０．０１Ｍ以上である。また、マロン酸を加えることで、水素イオン濃度を一定に保ちやすくすることができる。さらに、硝酸アンモニウムや硝酸ナトリウムを
加えると、アメリシウム以外の元素を有機相に残したまま、希土類元素を逆抽出することができる。水相中に添加するＤＴＰＡなどの窒素ドナー系の水溶性錯化剤の濃度は、特に限定されず、適宜選択することができるが、通常０．００１～１Ｍの範囲であり、好ましくは０．００１Ｍ以上、より好ましくは０．０１Ｍ以上、さらに好ましくは０．０２Ｍ以上であり、好ましくは１Ｍ以下、より好ましくは０．１Ｍ以下、さらに好ましくは０．０５Ｍ以下である。
窒素ドナー系の水溶性錯化剤としては、ＤＴＰＡ以外にも、ジカルボキシメチルグルタミン酸（CMGA）、シクロヘキサンジアミン四酢酸（CyDTA）、ジヒドロキシエチルグリシ
ン（DHEG）、ジアミノヒドロキシ三酢酸（DPTA-OH）、エチレンジアミンコハク酸（EDDS
）、エチレンジアミン四酢酸（EDTA）、グリコールエーテルジアミン四酢酸（GEDTA）、
エチレンジアミンヒドロキシエチル三酢酸（HEDTA）、ヒドロキシエチルイミノニ酢酸（HIDA）、ニトリロ三酢酸（NTA）、プロピレンジアミン四酢酸（PDTA）、またはトリエチレンテトラミン六酢酸（TTHA）、テトラキス(2-ピリジルメチル)エチレンジアミン（TPEN）、及びテトラキス(2-ピリジルメチル)エチレンジアミン誘導体などを使用することもできる。
(Reverse extraction process)
The back extraction step is a step of contacting the organic solvent separated in the liquid separation step with an acidic aqueous solution containing a water-soluble complexing agent, preferably a nitrogen donor water-soluble complexing agent such as DTPA. The hydrogen ion concentration and the like of the acidic aqueous solution to be brought into contact in the process are not particularly limited, and can be appropriately selected according to the purpose.
The hydrogen ion concentration of the acidic aqueous solution contacted in the back extraction step is usually in the range of 0.0001 to 12M, preferably 1M or less, more preferably 0.1M or less, still more preferably 0.01M or less, preferably It is 0.0001M or more, more preferably 0.001M or more, and still more preferably 0.01M or more. Further, by adding malonic acid, it is possible to easily keep the hydrogen ion concentration constant. In addition, the addition of ammonium nitrate or sodium nitrate can back extract the rare earth elements while leaving the elements other than americium in the organic phase. The concentration of the nitrogen-donor water-soluble complexing agent such as DTPA to be added to the aqueous phase is not particularly limited and can be selected as appropriate. 001M or more, more preferably 0.01M or more, still more preferably 0.02M or more, preferably 1M or less, more preferably 0.1M or less, and still more preferably 0.05M or less.
In addition to DTPA, nitrogen-donor water-soluble complexing agents include dicarboxymethylglutamic acid (CMGA), cyclohexanediaminetetraacetic acid (CyDTA), dihydroxyethylglycine (DHEG), diaminohydroxytriacetic acid (DPTA-OH), Ethylenediamine succinic acid (EDDS
), ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA), glycol etherdiaminetetraacetic acid (GEDTA),
ethylenediaminehydroxyethyltriacetic acid (HEDTA), hydroxyethyliminodiacetic acid (HIDA), nitrilotriacetic acid (NTA), propylenediaminetetraacetic acid (PDTA), or triethylenetetraminehexaacetic acid (TTHA), tetrakis(2-pyridylmethyl) Ethylenediamine (TPEN), tetrakis(2-pyridylmethyl)ethylenediamine derivatives, and the like can also be used.
逆抽出工程で接触させる酸性水溶液に使用する酸の具体的種類は、特に限定されないが、塩酸、硫酸、硝酸等の無機酸が挙げられる。なお、塩酸を使用する場合、酸性水溶液は塩化物イオン（Ｃｌ－）を含み、硫酸を使用する場合、酸性水溶液は硫酸イオン（ＳＯ４ ２－）を含み、硝酸を使用する場合、酸性水溶液は硝酸イオン（ＮＯ３ －）を含むと表現することができる。アメリシウムを逆抽出する場合、この中でも硝酸を使用すること、即ち酸性水溶液は硝酸イオン（ＮＯ３ －）を含むことが好ましい。 Although the specific type of acid used in the acidic aqueous solution to be contacted in the back extraction step is not particularly limited, examples thereof include inorganic acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, and nitric acid. When hydrochloric acid is used, the acidic aqueous solution contains chloride ions (Cl − ), when sulfuric acid is used, the acidic aqueous solution contains sulfate ions (SO 4 2− ), and when nitric acid is used, the acidic aqueous solution contains It can be expressed as containing nitrate ions (NO 3 − ). When back-extracting americium, it is preferable to use nitric acid among these, that is, the acidic aqueous solution contains nitrate ions (NO 3 − ).
逆抽出工程の操作手順は、特に限定されず、逆抽出に利用される公知の操作手順を適宜選択することができる。 The operation procedure of the back extraction step is not particularly limited, and a known operation procedure used for back extraction can be appropriately selected.
逆抽出工程において接触させる酸性水溶液と有機溶媒の容積比（酸性水溶液／有機溶媒）は、特に限定されず、目的に応じて適宜選択することができるが、通常１／１００～１００／１の範囲であり、好ましくは１／５０以上、より好ましくは１／１０以上、さらに好ましくは１／５以上であり、好ましくは５０／１以下、より好ましくは１０／１以下、さらに好ましくは５／１以下である。上記範囲内であると、アメリシウムを効率良く逆抽出し易くなる。
逆抽出工程により、アメリシウムが選択的に酸性水溶液中に回収されるため、アメリシウムをＬａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｍｏなどから分離して回収することができる。
The volume ratio of the acidic aqueous solution and the organic solvent (acidic aqueous solution/organic solvent) to be brought into contact in the back extraction step is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, but is usually in the range of 1/100 to 100/1. , preferably 1/50 or more, more preferably 1/10 or more, still more preferably 1/5 or more, preferably 50/1 or less, more preferably 10/1 or less, further preferably 5/1 or less is. Within the above range, it becomes easier to efficiently back-extract americium.
Since americium is selectively recovered in the acidic aqueous solution by the back extraction process, americium can be separated and recovered from La, Ce, Pr, Nd, Mo and the like.
＜アメリシウムの分離回収方法＞
前述のように、イミノ二酢酸アミドは、例えば水素イオン濃度やアニオン濃度によって、それぞれの元素に対する親和性が変化するため、特定の元素を選択的に抽出することも可能となる。これに、ＤＴＰＡなどの窒素ドナー系の水溶性錯化剤を用いた逆抽出を組み合わせることにより、アメリシウムを非抽出対象元素から分離して回収することができる。
<Method for Separating and Recovering Americium>
As described above, iminodiacetamide changes its affinity for each element depending on, for example, hydrogen ion concentration or anion concentration, so that it is possible to selectively extract a specific element. By combining this with back-extraction using a nitrogen donor-based water-soluble complexing agent such as DTPA, americium can be separated and recovered from non-extractable elements.
非抽出対象元素であるとしては、キュリウム、スカンジウム、イットリウム、及びランタノイド、ストロンチウム、バリウム、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、セシウム、ジルコニウム、モリブデン等が挙げられる。
アメリシウムと、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）、ランタノイド（Ｌｕ）との分離は、特に困難であるが、イミノ二酢酸アミドを用いた液液抽出におけるこれらの元素の分配比（後述の実施例１を参照。）に差が出る、即ちこれらの元素同士について十分な分離係数（後述の実施例１を参照。）が得られることを本発明者らは明らかとしている。特に分配比と分離係数が高くなるように、抽出装置、有機溶媒、添加剤等を選択する
ことによって、これらを効率良く抽出分離することができる。そして、さらにＤＴＰＡなどの窒素ドナー系の水溶性錯化剤を用いた逆抽出を組み合わせることにより、アメリシウムを非抽出対象元素から分離して回収することができる。
Elements not to be extracted include curium, scandium, yttrium, lanthanides, strontium, barium, ruthenium, rhodium, palladium, cesium, zirconium, and molybdenum.
Separation of americium from scandium (Sc), yttrium (Y), and lanthanides (Lu) is particularly difficult, but the distribution ratio of these elements in liquid-liquid extraction using iminodiacetic amide (see examples below) 1.), that is, sufficient separation factors (see Example 1 below) can be obtained for these elements. These can be efficiently extracted and separated by selecting an extractor, an organic solvent, an additive, etc. so that the distribution ratio and the separation factor are particularly high. By further combining back extraction using a nitrogen donor-based water-soluble complexing agent such as DTPA, americium can be separated and recovered from non-extractable elements.
以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。従って、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。 The present invention will be described in more detail with reference to examples below, but modifications can be made as appropriate without departing from the gist of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be construed to be limited by the specific examples shown below.
＜実施例１：アメリシウムやキュリウムとイットリウム及びランタノイド（ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ユウロピウム）、ストロンチウム、バリウム、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、ジルコニウム、モリブデンとの抽出分離
アメリシウムイオン（Ａｍ（ＩＩＩ））、３価のキュリウムイオン（Ｃｍ（ＩＩＩ））、種々の３価の希土類元素イオンであるランタンイオン（Ｌａ（ＩＩＩ））、セリウムイオン（Ｃｅ（ＩＩＩ））、プラセオジムイオン（Ｐｒ（ＩＩＩ））、ネオジムイオン（Ｎｄ（ＩＩＩ））、サマリウムイオン（Ｓｍ（ＩＩＩ））、ユウロピウムイオン（Ｅｕ（ＩＩＩ））、イットリウムイオン（Ｙ（ＩＩＩ））、種々の２価のアルカリ土類金属元素イオンである２価のストロンチウムイオン（Ｓｒ（ＩＩ））、２価のバリウムイオン（Ｂａ（ＩＩ））、種々の白金族元素イオンであるルテニウムイオン（Ｒｕ（ＩＩＩ））、ロジウムイオン（Ｒｈ（ＩＩＩ））、パラジウムイオン（Ｐｄ（ＩＩ））、６価のモリブデンイオン（Ｍｏ（ＶＩ））、４価のジルコニウムイオン（Ｚｒ（ＩＶ））、１価のセシウムイオン（Ｃｓ（ＩＶ））をそれぞれ濃度約１ｐｐｍ含んだ１．５Ｍの硝酸水溶液（０．１Ｍ ＨＥＤＴＡ含む）と、下記式で表されるイミノ二酢酸アミド（ＩＤＡＡ（ＥＨ））を０．２Ｍ含んだｎ－ドデカン溶液をそれぞれ準備した。
なお、硝酸として多摩化学工業株式会社製の超高純度分析用試薬ＴＡＭＡＰＵＲＥ－ＡＡ－１００を、希釈水として超純水製造装置（Ｍｉｌｌｉ－Ｑ Ｍｅｒｃｋ Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ社製）を用いて調製した超純水を、ｎ－ドデカンとして和光純薬株式会社製の特級試薬を用いた。
<Example 1: Extraction and separation of americium or curium with yttrium and lanthanides (lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, samarium, europium), strontium, barium, ruthenium, rhodium, palladium, zirconium, molybdenum Americium ion (Am (III) ), trivalent curium ions (Cm(III)), lanthanum ions (La(III)) which are various trivalent rare earth element ions, cerium ions (Ce(III)), praseodymium ions (Pr(III)) , neodymium ion (Nd(III)), samarium ion (Sm(III)), europium ion (Eu(III)), yttrium ion (Y(III)), various divalent alkaline earth metal element ions divalent strontium ions (Sr(II)), divalent barium ions (Ba(II)), ruthenium ions (Ru(III)) which are various platinum group element ions, rhodium ions (Rh(III)), Contains palladium ions (Pd(II)), hexavalent molybdenum ions (Mo(VI)), tetravalent zirconium ions (Zr(IV)), and monovalent cesium ions (Cs(IV)) at a concentration of about 1 ppm each. A 1.5M nitric acid aqueous solution (containing 0.1M HEDTA) and an n-dodecane solution containing 0.2M iminodiacetic amide (IDAA(EH)) represented by the following formula were prepared.
As nitric acid, TAMAPURE-AA-100, an ultra-high-purity analytical reagent manufactured by Tama Chemical Industry Co., Ltd., and ultra-pure water prepared using an ultra-pure water production apparatus (manufactured by Milli-Q Merck Millipore) as dilution water. , a special grade reagent manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. was used as n-dodecane.
準備した硝酸水溶液（模擬ＨＬＬＷ）とｎ－ドデカン溶液を等量（容積比）容器に投入
し、振とう機（ＹＳ－８Ｄ 株式会社ヤヨイ社製）を用いて、２５℃±１℃で１０分間振とうした。その後、５分間遠心分離（ＣＮ－８２０ アズワン株式会社製）を行って相分離させ、水相と有機相からそれぞれ溶液をサンプリングし、溶液中の金属イオン濃度をＩＣＰ－ＭＳ（Ａｇｉｌｅｎｔ７５００ｃｘ アジレント・テクノロジー社製）により計測
して、Ａｍ（ＩＩＩ）、Ｃｍ（ＩＩＩ）、Ｌａ（ＩＩＩ）、Ｃｅ（ＩＩＩ）、Ｐｒ（ＩＩＩ）、Ｎｄ（ＩＩＩ）、Ｓｍ（ＩＩＩ）、Ｅｕ（ＩＩＩ）、Ｙ（ＩＩＩ）、Ｓｒ（ＩＩ）、Ｂａ（ＩＩ）、Ｒｕ（ＩＩＩ）、Ｒｈ（ＩＩＩ）、Ｐｄ（ＩＩ）、Ｍｏ（ＶＩ）、Ｚｒ（ＩＶ）、Ｃｓ（ＩＶ）の濃度をそれぞれ定量した。得られた値から各イオンの分配比（Ｄ）または抽出率を算出し、その値を表にまとめた。結果を表１に示す。
Equal amounts (volume ratio) of the prepared nitric acid aqueous solution (simulated HLLW) and the n-dodecane solution were put into a container and shaken at 25°C ± 1°C for 10 minutes using a shaker (YS-8D manufactured by Yayoi Co., Ltd.). shaken. After that, centrifugation (CN-820 manufactured by As One Co., Ltd.) was performed for 5 minutes to separate the phases, the solutions were sampled from the aqueous phase and the organic phase, and the metal ion concentration in the solution was measured by ICP-MS (Agilent 7500cx, Agilent Technologies). ), Am(III), Cm(III), La(III), Ce(III), Pr(III), Nd(III), Sm(III), Eu(III), Y(III ), Sr(II), Ba(II), Ru(III), Rh(III), Pd(II), Mo(VI), Zr(IV) and Cs(IV) were quantified respectively. The distribution ratio (D) or extraction rate of each ion was calculated from the obtained values, and the values were summarized in a table. Table 1 shows the results.
なお、分配比（Ｄ）、分離係数（ＳＦAm／Ｌｎ）は、下記式により算出することができる。
The distribution ratio (D) and the separation factor (SF Am/Ln ) can be calculated by the following formulas.
表１に、３価のアメリシウムイオン（Ａｍ（III））、３価のキュリウムイオン（Ｃｍ
（III））、種々の３価の希土類元素イオンであるランタンイオン（Ｌａ（ＩＩＩ））、
セリウムイオン（Ｃｅ（ＩＩＩ））、プラセオジムイオン（Ｐｒ（ＩＩＩ））、ネオジムイオン（Ｎｄ（ＩＩＩ））、サマリウムイオン（Ｓｍ（ＩＩＩ））、ユウロピウムイオン（Ｅｕ（ＩＩＩ））、イットリウムイオン（Ｙ（ＩＩＩ））、種々の２価のアルカリ土類金属元素イオンである２価のストロンチウムイオン（Ｓｒ（ＩＩ））、２価のバリウムイオン（Ｂａ（ＩＩ））、種々の白金族元素イオンであるルテニウムイオン（Ｒｕ（ＩＩＩ））、ロジウムイオン（Ｒｈ（ＩＩＩ））、パラジウムイオン（Ｐｄ（ＩＩ））、６価のモリブデンイオン（Ｍｏ（ＶＩ））、４価のジルコニウムイオン（Ｚｒ（ＩＶ））、１価のセシウムイオン（Ｃｓ（ＩＶ））の抽出率を示した。
Table 1 shows trivalent americium ions (Am(III)), trivalent curium ions (Cm
(III)), various trivalent rare earth ion lanthanum ions (La(III)),
Cerium ion (Ce(III)), praseodymium ion (Pr(III)), neodymium ion (Nd(III)), samarium ion (Sm(III)), europium ion (Eu(III)), yttrium ion (Y( III)), divalent strontium ions (Sr(II)), which are various divalent alkaline earth metal element ions, divalent barium ions (Ba(II)), various platinum group element ions, ruthenium ion (Ru(III)), rhodium ion (Rh(III)), palladium ion (Pd(II)), hexavalent molybdenum ion (Mo(VI)), tetravalent zirconium ion (Zr(IV)), The extraction rate of monovalent cesium ions (Cs(IV)) is shown.
表１の結果から、１．５Ｍ 硝酸の条件において、Ａｍ（ＩＩＩ）の抽出率は７７．８
％となり、有機相に抽出されることがわかる。このとき、Ｌａ（ＩＩＩ）、Ｃｅ（ＩＩＩ）、Ｐｒ（ＩＩＩ）、Ｎｄ（ＩＩＩ）、Ｍｏ（ＶＩ）の抽出率はそれぞれ９８．２％、９７．３％、９４．９％、８７．３％、６７．２％となり、Ａｍ（ＩＩＩ）とともに有機相に抽出されることがわかる。
一方、Ｃｍ（ＩＩＩ）及び種々の金属イオンの抽出率は、何れも５０％を下回ることから、水相中に移行することがわかる。
また、いずれの濃度であっても、Ａｍ（ＩＩＩ）とＣｍ（ＩＩＩ）の分離係数（ＳＦＡｍ／Ｃｍ）、及びＡｍ（ＩＩＩ）とＳｍ（ＩＩＩ）、Ｅｕ（ＩＩＩ）等のランタノイドイ
オンの分離係数（ＳＦＡｍ／Ｌｎ）はそれぞれ、６．７以上、５３．２以上となり、Ａｍ（ＩＩＩ）とＣｍ（ＩＩＩ）、及びＡｍ（ＩＩＩ）と種々のランタノイドイオンとの分離が可能であることが明らかである。
From the results in Table 1, the extraction rate of Am (III) was 77.8 under the conditions of 1.5 M nitric acid.
%, and it can be seen that it is extracted into the organic phase. At this time, the extraction rates of La(III), Ce(III), Pr(III), Nd(III) and Mo(VI) are 98.2%, 97.3%, 94.9% and 87.3%, respectively. %, 67.2%, indicating extraction into the organic phase together with Am(III).
On the other hand, the extraction rates of Cm(III) and various metal ions are both less than 50%, indicating that they migrate into the aqueous phase.
Moreover, regardless of the concentration, the separation factor (SF Am/Cm ) between Am(III) and Cm(III), and the separation of Am(III) and lanthanoid ions such as Sm(III) and Eu(III) The coefficients (SF Am/Ln ) are 6.7 or more and 53.2 or more, respectively, and it is possible to separate Am(III) from Cm(III) and Am(III) from various lanthanoid ions. it is obvious.
＜実施例２：アメリシウムとランタノイド（ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム）、及びモリブデンとの抽出分離（逆抽出率とＤＴＰＡ濃度依存性）＞
実施例１の条件によって、有機相に抽出されたアメリシウム、及びランタノイド（ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、モリブデン）を含む有機相（イミノ二酢酸アミド濃度０．２Ｍ）と逆抽出水相を接触させて、有機相中からの金属イオン逆抽出率を調べた。
<Example 2: Extraction and separation of americium and lanthanoids (lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium) and molybdenum (reverse extraction rate and DTPA concentration dependence)>
Under the conditions of Example 1, the organic phase (iminodiacetamide concentration: 0.2 M) containing americium and lanthanides (lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, molybdenum) extracted into the organic phase was brought into contact with the back-extracted aqueous phase. Then, the metal ion back-extraction rate from the organic phase was investigated.
逆抽出水相中のＤＴＰＡ濃度を０．００５～０．５Ｍに変化させたときの逆抽出水相中に逆抽出される金属イオンの濃度を定量し、逆抽出率を算出して、その値とＤＴＰＡ濃度との関係をグラフにまとめた。結果を図１に示す。このとき、水相中には、１．５Ｍの硝酸アンモニウム、または硝酸ナトリウム、及び、０．３Ｍのマロン酸を加えている。 The concentration of metal ions back-extracted in the back-extraction water phase is quantified when the DTPA concentration in the back-extraction water phase is changed from 0.005 to 0.5M, the back-extraction rate is calculated, and its value and the DTPA concentration are summarized in a graph. The results are shown in FIG. At this time, 1.5M ammonium nitrate or sodium nitrate and 0.3M malonic acid were added to the aqueous phase.
図１の結果から、Ａｍ（ＩＩＩ）、及び種々のランタノイドイオンの逆抽出率は、ＤＴＰＡ濃度の増減に伴って増減する。また、例えばＤＴＰＡ濃度０．０２Ｍ（２０ｍＭ）において、Ａｍ（ＩＩＩ）の逆抽出率は、９０％を超える一方、種々のランタノイドイオンの抽出率は２０％未満となるため、Ａｍ（ＩＩＩ）と、種々のランタノイドイオンとの分離が可能であることが明らかである。 From the results in FIG. 1, the back-extraction rates of Am(III) and various lanthanide ions increase and decrease with increasing and decreasing DTPA concentration. Further, for example, at a DTPA concentration of 0.02 M (20 mM), the reverse extraction rate of Am(III) exceeds 90%, while the extraction rate of various lanthanoid ions is less than 20%. It is clear that separation with various lanthanide ions is possible.
３価のアメリシウムイオン（Ａｍ（III））、３価の希土類元素イオンであるランタン
イオン（Ｌａ（ＩＩＩ））、セリウムイオン（Ｃｅ（ＩＩＩ））、プラセオジムイオン（Ｐｒ（ＩＩＩ））、ネオジムイオン（Ｎｄ（ＩＩＩ））、サマリウムイオン（Ｓｍ（ＩＩＩ））、６価のモリブデンイオン（Ｍｏ（ＶＩ））の逆抽出率とＤＴＰＡ濃度との関係を調べた。
０．２ＭのＡＤＡＡＭをドデカンに溶解した有機相中に抽出された元素を、１．５Ｍ
硝酸アンモニウム、０．３Ｍ マロン酸、２０ ｍＭ ＤＴＰＡと接触させた逆抽出試験の
結果を表２に示す。
Trivalent americium ion (Am (III)), trivalent rare earth ion lanthanum ion (La (III)), cerium ion (Ce (III)), praseodymium ion (Pr (III)), neodymium ion ( Nd(III)), samarium ions (Sm(III)), and hexavalent molybdenum ions (Mo(VI)) were examined for the relationship between the back extraction rate and the DTPA concentration.
Elements extracted in the organic phase of 0.2M ADAAM dissolved in dodecane were added to 1.5M
Table 2 shows the results of the back-extraction test with contact with ammonium nitrate, 0.3 M malonic acid, 20 mM DTPA.
表２の結果から、０．０２Ｍ ＤＴＰＡの条件において、Ａｍ（ＩＩＩ）の逆抽出率は
９４．３％となり、水相中に逆抽出されることがわかる。このとき、Ｌａ（ＩＩＩ）、Ｃｅ（ＩＩＩ）、Ｐｒ（ＩＩＩ）、Ｎｄ（ＩＩＩ）、Ｍｏ（ＶＩ）の抽出率はそれぞれ０．９６１％、１．８８％、５．３５％、１９．７％、７．５７％となり、逆抽出されずに有機相に残ることがわかる。この結果から、Ａｍ（ＩＩＩ）と、種々のランタノイドイオンとの分離が可能であることが明らかである。
From the results in Table 2, it can be seen that under the condition of 0.02M DTPA, the back extraction rate of Am(III) was 94.3%, which means that Am(III) was back extracted into the aqueous phase. At this time, the extraction rates of La(III), Ce(III), Pr(III), Nd(III) and Mo(VI) are 0.961%, 1.88%, 5.35% and 19.7%, respectively. %, and 7.57%, indicating that it remains in the organic phase without being back-extracted. From this result, it is clear that Am(III) can be separated from various lanthanide ions.
本発明の方法によれば、放射性廃液中に存在するアメリシウムを効率よく抽出分離することができる。 According to the method of the present invention, americium present in radioactive waste liquid can be efficiently extracted and separated.
Claims (9)
下記一般式（Ａ）で表されるイミノ二酢酸アミドの存在下、前記準備工程で準備した酸性水溶液と有機溶媒を接触させる液液接触工程、
前記液液接触工程で接触させた酸性水溶液と有機溶媒を分液する分液工程、及び
前記分液工程で分液した有機溶媒に水溶性錯化剤を含む酸性水溶液を接触させる逆抽出工程、
を含むことを特徴とする、アメリシウムの抽出方法であって、
前記準備工程で準備した酸性水溶液が、アメリシウムと、非抽出対象元素としてキュリウム及び／又はネオジムとを含み、アメリシウムを前記非抽出対象元素と分離する、アメリシウムの抽出方法。
（式（Ａ）中、Ｒ及びＲ’はそれぞれ独立して炭素数１～２０の炭化水素基又は水素原子を表す。） a preparatory step of preparing an acidic aqueous solution containing americium;
A liquid-liquid contact step of contacting the acidic aqueous solution prepared in the preparation step with an organic solvent in the presence of iminodiacetic amide represented by the following general formula (A);
A liquid separation step of separating the acidic aqueous solution and the organic solvent brought into contact in the liquid-liquid contact step, and a reverse extraction step of contacting the organic solvent separated in the liquid separation step with an acidic aqueous solution containing a water-soluble complexing agent,
A method for extracting americium, comprising:
A method for extracting americium, wherein the acidic aqueous solution prepared in the preparation step contains americium and curium and/or neodymium as elements not to be extracted, and americium is separated from the elements not to be extracted.
(In formula (A), R and R' each independently represent a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or a hydrogen atom.)
０．３Ｍである、請求項１～３のいずれか一項に記載のアメリシウムの抽出方法。 The concentration of the iminodiacetic amide represented by the general formula (A) used in the liquid-liquid contact step is 0.1 to
The method for extracting americium according to any one of claims 1 to 3, which is 0.3M.
The method for extracting americium according to any one of claims 1 to 8, wherein said acidic aqueous solution containing americium and non-extractable elements is spent fuel reprocessing effluent.
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