JPH05150086A - クラツドの処理方法 - Google Patents

クラツドの処理方法

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JPH05150086A
JPH05150086A JP33547991A JP33547991A JPH05150086A JP H05150086 A JPH05150086 A JP H05150086A JP 33547991 A JP33547991 A JP 33547991A JP 33547991 A JP33547991 A JP 33547991A JP H05150086 A JPH05150086 A JP H05150086A
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JP
Japan
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clad
solution
acid
generated
solvent
Prior art date
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Pending
Application number
JP33547991A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Sugai
弘 菅井
Yuji Nakano
雄次 中野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Metal Mining Co Ltd
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Publication date
Application filed by Sumitomo Metal Mining Co Ltd filed Critical Sumitomo Metal Mining Co Ltd
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    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors
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    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies

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  • Extraction Or Liquid Replacement (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 使用済核燃料再処理における溶媒抽出時に生
成するクラッドの処理方法を提供する。 【構成】 核燃料再処理における溶媒抽出工程において
生成するクラッドにアルカリ溶液を添加してpHを3以
上とする点に特徴がある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、使用済核燃料の再処理
における溶媒抽出時に発生するクラッドの処理方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】使用済核燃料の再処理においては一般的
にピュレックス法と呼ばれる溶媒抽出法が利用されてい
る。この方法では、まず、使用済核燃料を細かくせん断
した後、硝酸溶液中でウラン、プルトニウムおよびその
他の核分裂生成物を溶解する。このウラン、プルトニウ
ムおよび核分裂生成物を含んだ混合硝酸溶液からウラ
ン、プルトニウムおよび核分裂生成物に相互に分離する
ために溶媒抽出法が用いられている。溶媒抽出で用いら
れている溶媒としてはトリブチルリン酸〔(C49
0)3 PO、Tri−Butyl−Phosphat
e〕をノルマルドデカン等の炭化水素で希釈した混合溶
媒が使用されている。また、再処理工場における溶媒抽
出操作はパルスカラム、ミキサーセトラ等の抽出装置を
用いて実施されている。しかしながら、再処理における
溶媒抽出時にクラッドと呼ばれる第三相析出物が生成す
ることがある。クラッドは溶媒中に含まれる固体微粒子
によって安定化されたエマルジョンであると言われてお
り、水相と油相の界面に蓄積することが多い。このよう
なクラッドが生成するとウラン、プルトニウムの抽出性
能や核分裂生成物の除染性能を低下させる。また配管が
これによって閉塞する可能性が指摘されている。
【0003】再処理におけるクラッドと呼ばれる第三相
析出物生成の原因となる固体微粒子としては溶解液中に
含まれる主として白金族元素からなる不溶解残渣、およ
び溶媒劣化生成物と核分裂生成物の化学反応によって生
成した沈殿物が考えられている。しかしながら、溶媒抽
出時のクラッドは各々の再処理工場で採用されている抽
出装置、フローシート条件等で異なり、その生成原因に
ついても不明な点が多く、発生を完全に防止する方法は
未だ見いだされていない状況にある。
【0004】ところで、これまでの再処理工場で処理す
る使用済核燃料は原子炉での燃焼度が比較的低いもので
あり、溶媒抽出時の溶解液中の不溶解残渣や溶媒中の劣
化生成物等に起因するクラッドが操業上の大きな問題点
となることは少なかった。しかし、最近、原子力発電の
経済性向上等を目的とした高燃焼度化が進められつつあ
る。このため、今後の使用済核燃料再処理では溶解液中
の不溶解残渣量や溶媒中の劣化生成物量がますます増大
することが考えられる。特に、核分裂生成物濃度の増加
による溶媒に対する放射線照射量の上昇に伴い、トリブ
チルリン酸の分解生成物であるジブチルリン酸、モノブ
チルリン酸およびリン酸の生成量が増加する。このた
め、溶媒抽出時のクラッド生成の可能性が一段と高まる
ことが予想される。このような高燃焼度使用済核燃料再
処理時等の溶媒抽出工程でのクラッド発生を完全に防止
する方法が確立されることが最も望ましいことは明らか
であるが、未だ完全な防止法の確立にはいたって現状で
ある。さらに、再処理工程で万一クラッドが生成した場
合の生成クラッドの破壊方法等の処理技術に関してもほ
とんど具体的な方法は提示されていなかった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
のような使用済核燃料再処理における溶媒抽出時に生成
するクラッドの処理方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の方法は、再処理溶媒抽出時等のウラン、ジルコ
ニウム等の元素を含む硝酸溶液とTBP劣化生成物であ
るジブチルフォスフェイト、モノブチルフォスフェイ
ト、リン酸等を含む溶媒を接触した際に生成するクラッ
ドに水酸化ナトリウム溶液、炭酸ナトリウム溶液等のア
ルカリ溶液を添加してpHを3以上とすることにより処
理する点に特徴がある。
【0007】
【作用】ここで添加するアルカリ溶液中の役割で重要な
点は水溶液中のpHを上昇させること、および炭酸濃度
を上昇させること等である。したがって、上記アルカリ
溶液としてヒドラジン、炭酸ヒドラジン等のナトリウム
をヒドラジンで置き換えた溶液や有機アルカリ等を使用
することも可能である。
【0008】ウラン、ジルコニウム等の元素を含む硝酸
溶液とTBP劣化生成物であるジブチルリン酸〔(C4
9 O)2 OPOH〕、モノブチルリン酸〔C49
PO(OH)2 〕、リン酸〔H3 PO4 〕等を含む溶媒
を接触した際に生成するクラッドとは、使用済燃料の溶
媒抽出時に生成するものの一つである。このような溶媒
抽出工程の抽出装置内で生成するクラッドに水酸化ナト
リウム溶液、炭酸ナトリウム溶液等のアルカリ溶液を添
加してpHを3以上とすることによりクラッドを処理で
きる。この場合にpHを3以上とする理由は、pH3未
満ではクラッドを十分に処理することができないためで
ある。pHを3以上することによりクラッドが処理でき
るのはジルコニウム等の金属元素とTBP劣化生成物で
あるジブチルリン酸、モノブチルリン酸あるいはリン酸
と反応することにより生成した溶解度の低い錯化合物を
加水分解等の効果により分解できるためと推定される。
また、処理時に炭酸を添加することよりジルコニウム等
の金属元素の炭酸錯体を生成させ、溶解度を上昇させる
ことが可能になるため処理効果を一層改善できるものと
考えられる。
【0009】ところが、クラッド中にウラン等の金属が
比較的高濃度で含まれている場合にはアルカリ溶液の添
加により水相中に金属水酸化物等の沈澱が生じ易くなる
のでpHは3以上でかつできるだけ低めに(例えば5)
すると良い。万一、沈澱物が生成した場合には溶媒から
水溶液を分離した後に硝酸溶液等の酸溶液を再び添加し
再溶解させればよい。あるいは、溶媒と水相を極めて緩
やかな攪拌条件のもとで酸溶液添加することによっても
沈澱物の再溶解は可能である。
【0010】このような方法によりクラッドにアルカリ
溶液を添加しpHを3以上とする方法で処理した後の溶
媒と水溶液は容易に分離が可能である。回収された溶媒
中には再利用上問題となるような金属等は含まれておら
ず、再処理工場で行われている溶媒再生処理を行った
後、あるいはクラッド処理後直接溶媒抽出において再利
用することが可能である。一方、水溶液中には水酸化ナ
トリウム、炭酸ナトリウム等の塩類や溶媒中から移行し
たジルコニウム等の金属元素、TBP劣化物等が含まれ
る。これらは、通常の再処理工場ではほとんど例外なく
設置されている溶媒再生工程から発生する放射性廃液と
ほとんど同一の組成であり、同様の処理が可能である。
【0011】
【実施例】
〔実施例1〕 Zrlg/リットル、U224.5g/
リットルを含有する硝酸水溶液とリン酸1000mg/
リットルを含有する30%TBP−70%ノルマルドデ
カン混合液をそれぞれ20ml分液漏斗に分取し軽く混
合した後、これを振盪機を用いて10分間混合すること
により界面部に安定なクラッドを生成させた。このよう
な方法で生成させたクラッドは、油滴が水溶液中に分散
している型(水中油滴型)のエマルジョンであった。ま
ず、このクラッドを含む溶液をビーカーに移した後、攪
拌翼による混合を行ってもクラッドの破壊が起こらない
ことを確認した。次いで、このクラッドを含有する溶液
を室温で攪拌しながら5mol/リットルの水酸化ナト
リウム溶液を所定量添加する毎に攪拌操作を停止し、ク
ラッドの生成状況を観察した。この結果、pHの上昇と
共にクラッド中の液滴の合一が進み、pHが3を越える
と5〜10mm程度の大きな液滴となった。このような
成長した液滴は外部から緩やかな攪拌等による刺激を与
えることによって大部分を破壊することが可能であっ
た。
【0012】〔実施例2〕 実施例1と同様にZrlg
/リットル、U224.5g/リットルを含有する硝酸
水溶液とリン酸1000mg/リットルを含有する30
%TBP−70%ノルマルドデカン混合液をそれぞれ2
0ml液漏斗に分取し、これを振盪機を用いて10分間
混合することにより界面部に安定なクラッドを生成させ
た。このようにして生成させたクラッドを含む溶液をビ
ーカーに移した後、攪拌翼による混合を行ってもクラッ
ドが分離しないことを確認した。次いで、このクラッド
を含有する溶液を室温で攪拌しながら5mol/リット
ルの炭酸ナトリウム溶液を所定量添加する毎に攪拌操作
を停止し、クラッドの状況を観察した。水酸化ナトリウ
ムの場合と同様にpHが3を越えるとクラッド中の液滴
の急速な合一が進んだ。さらに炭酸ナトリウムの添加を
続け、pHを4〜7程度までもっていくことによりクラ
ッドは完全に破壊し、溶媒と水溶液に分離することがで
きた。
【0013】〔実施例3〕Zrlg/リットル、U22
4.5g/リットルを含有する硝酸水溶液とモノブチル
リン酸を1000mg/リットル含有する30%TBP
−70%ノルマルドデカン混合液を20mlづつを分液
漏斗に分取し、これを振盪機を用いて10分間混合する
ことにより界面部に安定なクラッドを生成させた。この
ような方法で生成させたクラッドは、水滴が溶媒中に分
散している型(油中水滴型)のエマルジョンであった。
このクラッドを含む溶液をビーカーに移した後、攪拌翼
による混合を行ってもクラッドが分離しないことを確認
した。次いで、このクラッドを含有する溶液を室温で攪
拌しながら5mol/リットルの水酸化ナトリウム溶液
を所定量添加する毎に攪拌操作を停止し、クラッドの処
理状況を観察した。pHの上昇と共にクラッド中の液滴
の合一が進み、pHが1近辺を越えるとクラッドの油中
水滴型から水中油滴型への相転移が見られた。さらに、
水酸化ナトリウム溶液を添加し、pHを7程度まで上昇
させることによりクラッドの大部分の処理が可能であっ
た。
【0014】〔実施例4〕Zrlg/リットル、U22
4.5g/リットルを含有する硝酸水溶液とモノブチル
リン酸を1000mg/リットル含有する30%TBP
−70%ノルマルドデカン混合液をそれぞれ20ml分
液漏斗に分取し、これを振盪機を用いて10分間混合す
ることにより界面部に安定なクラッドを生成させた。こ
のようにして生成させるクラッドを含む溶液をビーカー
に移した後、攪拌翼による混合を行ってもクラッドが分
離しないことを確認した。次いで、このクラッドを含有
する溶液を室温で攪拌しながら5mol/リットルの炭
酸ナトリウム溶液を所定量添加する毎に攪拌操作を停止
し、クラッドの処理状況を観察した。水酸化ナトリウム
の場合と同様にpHの上昇と共にクラッド中の液滴の合
一が進み、pHが1近辺を越えると実施例3の場合と同
様にクラッドの相転移が見られた。さらに、水酸化ナト
リウム溶液を添加し、pHを10程度まで上昇させるこ
とによりクラッドを完全に破壊し、溶媒と水溶液に分離
することができた。
【0015】
【発明の効果】本発明により使用済核燃料再処理時の溶
媒抽出で発生するクラッドを処理することが可能とな
り、これによりクラッドを処理し溶媒および水溶液に分
離回収することができる。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 核燃料再処理における溶媒抽出工程にお
    いて生成するクラッドにアルカリ溶液を添加してpHを
    3以上とすることを特徴とするクラッドの処理方法。
  2. 【請求項2】 該アルカリ溶液が水酸化ナトリウム、炭
    酸ナトリウム、およびヒドラジン、炭酸ヒドラジンのナ
    トリウムをヒドラジンで置換したものであることを特徴
    とする請求項1記載のクラッドの処理方法。
JP33547991A 1991-11-26 1991-11-26 クラツドの処理方法 Pending JPH05150086A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015152554A (ja) * 2014-02-19 2015-08-24 三菱重工業株式会社 放射性廃液処理方法
JP2015184197A (ja) * 2014-03-25 2015-10-22 三菱重工業株式会社 廃液処理システム及び廃液処理方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015152554A (ja) * 2014-02-19 2015-08-24 三菱重工業株式会社 放射性廃液処理方法
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