JPH09311196A

JPH09311196A - 光化学再処理方法

Info

Publication number: JPH09311196A
Application number: JP12960596A
Authority: JP
Inventors: Kusuo Ashibe; 楠夫芦部
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1996-05-24
Filing date: 1996-05-24
Publication date: 1997-12-02

Abstract

(57)【要約】【課題】光化学法によるアクチノイド（Ａｎ）イオンの
原子価（酸化状態）調整をＦＰイオン等のスペクトル的
な妨害なしに効率的に行うことができる方法を提供す
る。【解決手段】使用済み核燃料を溶解したＵ，Ｐｕ，Ｎ
ｐ，Ａｍのアクチノイド（Ａｎ）成分と各種の核分裂生
成物（ＦＰ）を含む使用済み燃料溶液１を特定ＦＰ成分
工程19でＲｕ，Ｒｈ，Ｐｄ20を除去したのち、光化学原
子価調整工程13でエタノール14，過酸化水素22を加える
とともに光21〜26を照射してＡｎ成分の原子価を調整す
る。つぎに溶媒抽出工程16で溶媒抽出してＵ，Ｐｕ，Ｎ
ｐ，Ａｍを含む有機相27とＦＰを含む水相28に分相す
る。溶媒抽出工程16では抽出剤６に30％ＴＢＰ／ドデカ
ンを使用する。このようにして原子価調整を行う前に特
定の妨害成分を除去することにより光反応の励起光が所
定のＡｎ成分に有効に吸収され、酸化還元反応が効率的
に進行する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は使用済み核燃料の光
化学再処理方法に係り、特にピュレックス法溶媒抽出プ
ロセスにおけるウラン，プルトニウム，ネプツニウム等
の原子価調整を光化学的に行う光化学再処理方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】使用済み核燃料の再処理には、有機溶媒
のリン酸トリブチル（ＴＢＰ）を抽出剤とする溶媒抽出
法、すなわちピュレックス法が広く用いられている。こ
の方法は、使用済み核燃料を溶解した硝酸水溶液をＴＢ
Ｐと接触させたとき、図３に示すように各成分元素の分
配係数（有機相の平衡成分濃度／水相（Ｋｄ）の平衡成
分濃度）が元素種とその原子価状態および硝酸濃度
［Ｎ］によって異なることを利用して、核分裂生成物
（ＦＰ）を除去しウラン（Ｕ）とプルトニウム（Ｐｕ）
を分離するものである。

【０００３】図３はＴＢＰ−硝酸系における分配係数を
示したものである。図４は従来のピュレックス法による
再処理方法を説明するためのブロック図であり、以下こ
の図４に従って概要を説明する。

【０００４】Ｕ(VI)，Ｐｕ(III) ，Ｐｕ(IV)，Ｐｕ(V
I)，ＭＡｓ，ＦＰｓを含んだ使用済み核燃料溶解液（硝
酸溶液）１は、原子炉照射後の燃料棒の被覆管を剪断し
たのち、13Ｎ程度の沸騰硝酸で燃料心材のみが溶解浸出
され、さらに硝酸濃度を２〜３Ｎに調整される。この硝
酸濃度は、Ｕ，Ｐｕの抽出とＦＰ中で除去が難しいジル
コニウム（Ｚｒ）とルテニウム（Ｒｕ）の除去の両方に
好ましい条件から選ばれる。

【０００５】この使用済み核燃料溶解液１中でＵは６価
のウラニルイオン（Ｕ₂ ²⁺）として存在する。ウラニル
イオンは非常に安定であり、Ｕはピュレックス工程全体
に渡ってこの原子価状態（VI）を保つ。Ｐｕは３，４，
６価が混在する。マイナー・アクチノイド（ＭＡ）の
内、ネプツニウム（Ｎｐ）は４，５，６価が混在し、ア
メリシウム（Ａｍ）とキュリウム（Ｃｍ）は３価で存在
する。

【０００６】この使用済み核燃料溶解液１はつぎの原子
価調整工程２で酸化還元剤３が添加され、Ｐｕ原子価が
抽出に最も好ましい４価に調整される。これは酸化還元
剤３として亜硝酸ナトリウムまたは窒素酸化物（Ｎ
Ｏ_x）ガスを添加し、それにより生成する亜硝酸イオン
（ＮＯ₂ ^-）によるつぎの反応で行われる。Ｐｕ³⁺＋ＮＯ₂ ^-＋２Ｈ⁺→Ｐｕ⁴⁺＋ＮＯ↑＋Ｈ₂ＯＰｕＯ₂ ²⁺＋ＮＯ₂ ^-＋２Ｈ⁺→Ｐｕ⁴⁺＋ＮＯ₃ ^-＋Ｈ
₂Ｏ

【０００７】Ｕは抽出に最も好ましい６価で存在するの
で調整する必要はない。従来の方法ではＭＡの原子価は
特に調整されない。ここまでをつぎの抽出工程の前処理
工程という。

【０００８】上記原子価調整工程２で調整された調整後
の硝酸溶液４にはＵ(VI)，Ｐｕ(IV)，ＭＡｓ，ＦＰｓを
含んでいる。この調整後の硝酸溶液４はつぎのＵ・Ｐｕ
抽出（共除染）工程５で水に溶けない有機溶媒のＴＢＰ
（30％）／ドデカン（70％）から成る抽出剤６と接触混
合され、分配係数の大きいＵ（VI）とＰｕ（IV）が抽出
されＵ，Ｐｕを含む有機相７と、ＭＡｓ，ＦＰｓを含む
水相８に分配される。つまり、分配係数の小さいＦＰ成
分は殆ど水相８に残り、高レベル廃液として除去され
る。

【０００９】ただし、Ｚｒ，Ｒｕなど分離除染が難しい
いくつかの成分は、更にその後の工程で繰り返し除染さ
れる。マイナー・アクチノイドの内、Ｎｐは一部Ｎｐ
（IV），Ｎｐ（VI）として有機相７に抽出されるが、か
なりの部分がＮｐ（Ｖ）として水相８に残る。また、３
価のＡｍとＣｍは殆ど全て水相８に残る。

【００１０】さて、つぎのＰｕ逆抽出（Ｕ／Ｐｕ分離）
工程９ではＵ(VI)，Ｐｕ(IV)を含む有機相７はＰｕを還
元する還元剤と、ＮＯ₂ ^-を分解する分解剤を含む硝酸
水溶液の還元剤，分解剤を添加した 0.2Ｎ硝酸10と接触
する。これによってＰｕのみが４価から３価へ還元さ
れ、Ｕ(VI)を含む有機相11への分配係数の小さいＰｕ(I
II) がＰｕを含む水相12へ逆抽出されてＵ(VI)とＰｕ(I
II) が分離する。

【００１１】ＮＯ₂ ^-の分解剤は、ＮＯ₂ ^-によるＰｕ
(III) からＰｕ(IV)への再酸化を防ぐために添加され
る。分離されたＵとＰｕは図示してないが、それぞれＵ
精製工程とＰｕ精製工程で更に精製され最終製品とな
る。これらの工程でも抽出，洗浄，逆抽出の操作が行わ
れ、それに伴って酸化剤および還元剤によるＰｕの原子
価調整が行われる。

【００１２】このように原子価調整はピュレックス法に
不可欠の操作であるが、従来の方法では、亜硝酸ナトリ
ウム，窒素酸化物（ＮＯｘ）ガス，硝酸ウラナス，硝酸
ヒドロキシルアミン，ヒドラジンなどの酸化剤，還元
剤，分解剤を再処理溶液に添加することにより行われる
ため、廃棄物発生量の増加や処理量の増加などの課題が
ある。

【００１３】また、薬剤による原子価調整では目的成分
のみのきめ細かな調整が困難なため、従来の方法ではマ
イナー・アクチノイドのＮｐ，Ａｍ，Ｃｍの原子価調整
は行われず、その多くが高レベル廃液（ＨＬＬＷ）中に
流出してしまい、ＨＬＬＷの処理処分を非常に困難にし
ている。また、Ｎｐの一部はＵ，Ｐｕと共に回収される
が分離は行われずＵ等に混入したままになる。

【００１４】このような課題を解決するための方法の一
つとして、光化学的酸化還元反応を利用することが考え
られている（例えば、大野新一、他：日本原子力学会
誌，vol.28(1986)pp933-937 、または、T.Gangwer:BNL-
50715(1977) など）。

【００１５】この方法によれば、酸化還元剤を添加せず
光の照射だけで原子価を調整できるものもあり、また酸
化還元剤を必要とする場合でも溶液への残留が少なくま
た廃棄物増加の問題が少ない薬剤を使える。

【００１６】また、光の吸収スペクトルは特定成分の特
定原子価状態に固有であるから、レーザー等の単色光を
使用し、照射波長を適切に選ぶことにより、特定成分の
特定原子価状態のみを選択的に原子価調整することも可
能になる。

【００１７】アクチノイド（Ａｎ）の光化学は古くから
研究されており、Ｕを始めとして、Ｐｕ，Ｎｐに関する
研究もある。再処理に関連する主な酸化還元反応はＵ(I
V)⇔Ｕ(VI)，Ｐｕ(III) ⇔Ｐｕ(IV)，Ｐｕ(IV)⇔Ｐｕ(V
I)，Ｎｐ(IV)⇔Ｎｐ(V) ，Ｎｐ(V) ⇔Ｎｐ(VI)などであ
るが、これらはいずれも光化学的に可能であることが報
告されている。Ａｍ，Ｃｍの光化学については報告がな
い。

【００１８】しかし、これらの元素はランタノイドと非
常に良く似た化学的性質を示し、原子価も３価のほか４
価が安定であり、かつ、ランタノイドで例えばＣｅ(II
I) →Ｃｅ(IV)の光化学反応が知られているので、Ａｍ
(III) →Ａｍ(IV)，Ｃｍ(III)→Ｃｍ(IV)の光化学反応
は十分に想定できる。

【００１９】以上のように光化学原子価調整は従来の化
学的原子価調整に代わる有望な方法と考えられる。図５
のこのような観点から提案された光化学再処理の従来例
（T.Gangwer:BNL-50715(1977) ）の構成の一部を示すブ
ロック図であり、ピュレックス法の前処理工程の原子価
調整に光化学原子価調整を適用するものである。

【００２０】即ち、図５に示したように硝酸濃度を調整
した後のＵ(VI)，Ｐｕ(VI)，Ｎｐ(V) ，ＦＰｓを含む使
用済み核燃料溶解液（硝酸溶液）１は、光化学原子価調
整工程13においてまずエタノール（Ｃ₂Ｈ₅ＯＨ）14が
添加され、ついで２種の波長の光15が照射される。

【００２１】この光15における第１の光はその波長λを
Ｐｕ(VI)の吸収波長λ_Pu(VI)に同調した光であり、第２
の光はその波長λをＮｐ(V) の吸収波長λ_Np(V)に同調
した光である。

【００２２】この２種の波長の光15の照射により溶液中
のＰｕ(VI)，Ｎｐ(V) は各々第１および第２の光を吸収
し、励起状態Ｐｕ(VI)^*、Ｎｐ(V) ^*となる。これらの
励起状態に対して添加したエタノール14は還元剤として
作用し、各々Ｐｕ(IV)，Ｎｐ(IV)に還元する。エタノー
ル14の還元作用は穏やかであるため、励起されていない
成分には作用せず、従って選択的な原子価調整が可能で
ある。

【００２３】こうしてＰｕ，Ｎｐが有機相への分配係数
の大きいＰｕ(IV)，Ｎｐ(IV)に調整され、その後は図４
に示したピュレックス法のＵ・Ｐｕ抽出（共除染）工程
５に相当する溶媒抽出工程16で抽出剤６と接触させて溶
媒抽出し、Ｕ(VI)：Ｐｕ(IV)：Ｎｐ(IV)を含む有機相17
とＦＰを含む水相18とに分配される。抽出剤６にはケロ
シンで希釈したＴＢＰが用いられているが、ケロシンは
基本的にはドデカンと同様であり、最近はドデカンが使
われる。

【００２４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、再処理
溶液中には多種のアクチノイドおよびＦＰ成分が存在
し、これらの多くが光吸収を示す。表１は始めの再処理
溶液中の典型的な成分組成を示している。なお、表１中
元素のモル比はウラン（Ｕ）を１としている。

【００２５】

【表１】

【００２６】再処理溶液において特定成分に光化学反応
を適用しようとする場合、他成分の吸収により目的成分
への光吸収が妨害されたり、場合によっては目的外の光
化学反応を引き起こして種々の悪影響を与える等の課題
がある。

【００２７】実際、光化学反応に通常最も有効な可視光
の青色端から紫外光領域にかけては多くの成分が強くて
幅の広い吸収帯を有し、特定成分の選択的な光吸収は難
しい。特に、硝酸水溶液中では、高濃度に存在する硝酸
イオン（ＮＯ₃ ^-）が 350nm以下の波長域に幅広い吸収
を示すので、この領域を使用することは硝酸イオンの光
化学を利用する場合を除き不可能に近い。

【００２８】ＴＢＰは 250nmより長波長側では目立った
吸収を示さないが、紫外光照射はＴＢＰの劣化を引き起
こすので、有機相での光化学は特に短波長領域では好ま
しくない。ＴＢＰ中には次のような反応により硝酸イオ
ンも抽出されるのでＴＢＰでも 350nm以下の波長域で硝
酸イオンの吸収が課題になる。Ｍⁿ⁺＋ｎＮＯ₃ ^-＋ｍＴＢＰ→Ｍ（ＮＯ₃）_n・ｍＴＢ
ＰＨＮＯ₃＋ＴＢＰ→ＨＮＯ₃・ＴＢＰ

【００２９】したがって、ピュレックス再処理溶液にお
いては溶質成分を直接励起して光化学反応を行わせるた
めに約 350nmの波長の光を使用することはできない。ま
た、350nm以上の波長においても、ウランを主成分とし
て含む溶液では、約 415nmにピークを持つＵＯ₂ ²⁺の吸
収帯が約 380nmから約 480nmの範囲にあり、微量成分で
あるＰｕやＮｐの光吸収に対する強い妨害となる。

【００３０】更に、ＦＰを除去する前の調整工程２の溶
液中では、ＦＰ成分の吸収帯からの妨害を考慮しなけれ
ばならない。特に、白金族元素のＲｕ，Ｒｈ，Ｐｄは酸
性水溶液中で多くの原子価状態が存在し、それのイオン
や錯イオンが複雑に混合した状態で可視光のほとんど全
領域に渡る強い吸収を示す。したがって、そのままでは
ＰｕやＮｐなどの光吸収を妨害し、これらの成分の光化
学的原子価調整を不可能にしてしまうという課題があ
る。

【００３１】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、上述したような妨害を避けてＰｕ，Ｎｐ，
Ａｍの選択的な光化学的原子価調整を行える手段を提供
し、更に、利用する光の波長が可視光の比較的長波長側
に属する（すなわち、励起光の光子エネルギーが低い）
場合であっても光化学反応の効率を高めることができる
方法を提供することによって、薬剤添加による廃棄物増
加を低減でき、また、マイナー・アクチノイドのＮｐ，
Ａｍを回収できる光化学再処理方法を提供することを目
的とする。

【００３２】もう一つのマイナーアクチノイドのＣｍに
ついては可視領域におけるＣｍ(III) の光吸収がＵＯ₂
²⁺の吸収波長領域にあるためウラン共存下でのＣｍの原
子価調整を光化学的に行うことはできず、本発明の対象
とならない。

【００３３】

【課題を解決するための手段】請求項１に対応する光化
学再処理方法は、使用済み核燃料の溶解液中からまず少
なくとも一つの特定ＦＰ成分を除去し、ついでこの水溶
液に光を照射してＵ，Ｐｕ，Ｎｐ，Ａｍの少なくとも一
つのＡｎ成分の原子価を調整し、さらにこの水溶液を有
機溶媒と接触させて各成分を水相と有機相へ分配させ、
前記Ａｎ成分の少なくとも一成分を有機相に抽出する。

【００３４】これらの手段は次のように作用する。すな
わち、特定ＦＰ成分の除去はつぎに照射する波長λの光
のその成分への吸収を減らす。この波長λは原子価調整
の目的成分のＡｎの特定原子価イオンＡｎⁿ⁺が吸収を示
す波長に設定されているので、前記特定ＦＰ成分の除去
は目的成分の特定原子価イオンへの選択的な光吸収を増
加させる。

【００３５】光を吸収して励起されたイオン（Ａｎⁿ⁺）
^*は、溶液中の何らかの溶質（電子の受容体または供与
体）と電子授受反応を起こし、酸化または還元されて所
望の原子価に調整される。すなわち、つぎのような光化
学反応が誘起され、原子価ｎが原子価ｍに変化する。Ａｎⁿ⁺＋ｈν→（Ａｎⁿ⁺）^* （Ａｎⁿ⁺）^*＋Ｒ→Ａｎ^m+＋Ｐ

【００３６】ただし、ｈνはエネルギーＥ＝ｈνの光
子、Ｒは溶液中の何らかの成分で電子の供与体（還元
剤）または受容体（酸化剤）、Ｐはこの反応の生成物で
ある（ｈはプランク定数、ν＝ｃ／λは光の振動数、ｃ
は光速度）。

【００３７】なお、必要ならば外部から酸化剤または還
元剤を溶液に添加して酸化還元反応の効率を高めること
もできる。励起イオン（Ａｎⁿ⁺）^*は基底イオンＡｎⁿ⁺
に比べて活性なので、加える酸化剤または還元剤は他の
成分には使用しない程度の穏やかなものが使用でき、選
択的な原子価調整が可能である。

【００３８】また、必要に応じ複数の成分の複数の原子
価状態の吸収波長に合わせて複数の波長の光を順次また
は同時に照射し、複数の成分の複数の原子価状態の原子
価を調整することもできる。

【００３９】以上のような作業により、目的成分の原子
価が有機相への分配係数の大きな原子価状態に調整さ
れ、つぎの有機溶媒との接触において有機相に効率的に
抽出される。

【００４０】請求項２に対応する光化学再処理方法は、
請求項１の発明を、特に、使用済燃料溶解液に硝酸水溶
液を用い、抽出用の有機溶媒にリン酸トリブチル（ＴＢ
Ｐ）を用いるピュレックス再処理プロセスに適用するも
のであり、かつ、その共除染工程とその前処理としての
原子価調整に適用するものである。

【００４１】請求項３に対応する光化学再処理方法は、
請求項１に記載した始めに除去するＥＰ成分として、ル
テニウム（Ｒｕ），ロジウム（Ｒｈ），パラジウム（Ｐ
ｄ）の内の一成分以上を含むものであり、これらの成分
を除去することは、つぎの光照射においてこれらの成分
による光吸収を減少させる。

【００４２】請求項４に対応する光化学再処理方法は、
予め別に調整した難溶性の金属硫化物の沈殿，粉末，ま
たは微粒子を被処理溶液に添加し、溶液と十分混合させ
たのち沈殿させる。Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄは添加した捕集剤
に捕集されるので、沈殿した捕集剤を分離することによ
り、溶液中のＲｕ，Ｒｈ，Ｐｄが除去される。

【００４３】請求項５に対応する光化学再処理方法は、
被処理溶液を電気分解するものである。これにより溶液
中のＲｕ，Ｒｈ，Ｐｄイオンは還元されて金属として陰
極上に析出し、溶液中のＲｕ，Ｒｈ，Ｐｄが除去され
る。

【００４４】請求項６に対応する光化学再処理方法は、
被処理溶液中のＲｕイオンを酸化して可溶性のＲｕＯ₄
に転換し、ついで被処理溶液を電気分解するものであ
る。これによりＲｕＯ₄は還元されて難溶性のＲｕＯ₂
として陰極上に析出し、溶液中のＲｕが除去される。な
お、ＲｕＯ₄はＲｕの最高原子価状態（８価）であり、
溶液中のＲｕイオンを完全に酸化すれば全てＲｕＯ₄に
転換される。

【００４５】請求項７に対応する光化学再処理方法は、
被処理溶液中のＲｕイオンを酸化してＲｕＯ₄に転換
し、被処理溶液に気体をバブリングする。これにより揮
発性のＲｕＯ₄が気体中に揮発するので、気体とともに
除去することができる。

【００４６】請求項８に対応する光化学再処理方法は、
溶液中にＣｅ⁴⁺またはＡｇ²⁺を添加するかまたは生成さ
せる。Ｃｅ⁴⁺，Ａｇ²⁺は酸化剤として作用し溶液中のＲ
ｕイオンをＲｕＯ₄に転換する。

【００４７】請求項９に対応する光化学再処理方法は、
被処理溶液を電気分解することによりＣｅ⁴⁺またはＡｇ
²⁺を生成するものである。前記表１に示したように溶液
中にはＦＰ成分としてＣｅイオンがＲｕイオンと同程度
の量存在し、Ａｇイオンもこれより少ないが存在するの
でこれらを利用できる。

【００４８】また、必要により外部から添加してもよ
い。これらの成分は再処理溶液中ではそれぞれＣｅ³⁺お
よびＡｇ⁺として存在する。被処理溶液を特定条件で電
気分解することにより、これらの一成分または両成分が
電解酸化され、Ｃｅ⁴⁺，Ａｇ²⁺の一方または両方が生成
する。

【００４９】このＣｅ⁴⁺，Ａｇ²⁺は前記のようにＲｕイ
オンを酸化してＲｕＯ₄に転換する。その際、Ｃｅ⁴⁺，
Ａｇ²⁺は還元されてＣｅ³⁺，Ａｇ⁺に戻るが、再び電解
酸化によってＣｅ⁴⁺，Ａｇ²⁺に再生される。したがっ
て、少量のＣｅまたはＡｇの存在でＲｕを酸化すること
ができる。

【００５０】請求項10に対応する光化学再処理方法は、
被処理溶液中に酸化剤のオゾンを吹き込む。これにより
溶液中のＣｅ³⁺，Ａｇ⁺が酸化されＣｅ⁴⁺，Ａｇ²⁺とな
る。また、オゾンはＲｕイオンを直接にも酸化する。ま
た、オゾンの吹き込みは請求項７のＲｕＯ₄の揮発除去
のためのバブリング用気体を兼ねることもできる。

【００５１】請求項11に対応する光化学再処理方法は、
請求項２から10の方法をＰｕの原子価調整に適用するも
のであり、Ｐｕ成分の光吸収に対する妨害ＦＰ成分を除
いた硝酸水溶液に、まず３価のＰｕが吸収する波長の光
を照射し、ついで溶液に還元剤を加えて、６価のＰｕが
吸収する波長の光を照射するものである。

【００５２】これらの手段は次のように作用する。すな
わち、硝酸溶液中での３価のＰｕへの光照射は４価のＰ
ｕへの酸化を促進させる。また、還元剤の存在下で６価
のＰｕに光を吸収させると還元剤の作用を受けやすくな
り４価へ還元される。以上を合わせて硝酸溶液中のＰｕ
の原子価を４価に調整するように作用する。

【００５３】請求項12に対応する光化学再処理方法は、
請求項11の方法において、硝酸溶液の濃度を１〜10規
定、更に好ましくは２〜４規定に調整し、かつ、前記の
還元剤としてエタノールまたは２−プロパノールを添加
するものである。硝酸濃度は、溶媒抽出における各成分
の分配係数に強く影響し、更に、Ｐｕの光酸化還元反応
および特定ＦＰの除去にも強く影響する。エタノールま
たは２−プロパノールは光励起された６価のＰｕを４価
に還元する作用を有する。

【００５４】請求項13に対応する光化学再処理方法は、
請求項11または12において始めに 530〜 630nmの間にあ
る波長の光を照射する。３価のＰｕはこの波長帯に光の
吸収を示し、およそ 562nmと 601nmにピークを有する。
各々のモル消衰計数（モル吸光係数とも云う）（ε）
は、およそ、38Ｍ^-1cm^-1と36Ｍ^-1cm^-1である。したがっ
て、この波長帯の光を強く吸収する妨害ＦＰ成分を除去
することにより、この波長帯の光の照射で３価のＰｕを
選択的に励起できる。

【００５５】ついで 490〜 550nmまたは 810〜 850nmの
間にある波長の光を照射する。６価のＰｕはこれらの波
長帯に吸収を示し、第一の波長帯にはおよそ 505nm（ε
＝14Ｍ^-1cm^-1）と 525nm（ε＝13Ｍ^-1cm^-1）の二ピーク
があり、第二の吸収帯にはおよそ 830nm（ε＝ 503Ｍ^-1
cm^-1）のピークがある。したがって、これらの波長帯の
光を強く吸収する妨害ＦＰ成分を除去することにより、
これらの波長帯の光の照射で６価のＰｕを選択的に励起
できる。

【００５６】請求項14に対応する光化学再処理方法は、
請求項２の方法をＮｐの原子価調整に適用するものであ
り、Ｎｐ成分の光吸収に対する妨害ＦＰ成分を除いた硝
酸水溶液に酸化剤を加え、ついで４価のＮｐが吸収する
波長の光を照射し、さらに５価のＮｐが吸収する波長の
光を照射するものである。

【００５７】硝酸溶液中、酸化剤の存在下で４価のＮｐ
に光を吸収させると酸化剤の作用を受けやすくなり５価
へ酸化される。ついで５価のＮｐに光を吸収させると同
様に酸化剤の作用を受けやすくなり６価へ酸化される。
以上を合わせて硝酸溶液中のＮｐの原子価を６価に調整
するように作用する、なおこの方法は、請求項11から13
のＰｕの原子価調整と合わせて実施することもできる。

【００５８】請求項15に対応する光化学再処理方法は、
請求項14の方法において、硝酸溶液の濃度を１〜10規
定、さらに好ましくは２〜４規定に調整して使用するも
のであり、且つ、前記の酸化剤として尿素または過酸化
水素を添加するものである。硝酸濃度は、溶媒抽出にお
ける各成分の分配係数に強く影響し、さらに、Ｎｐの光
酸化反応および特定ＦＰの除去にも強く影響する。尿素
または過酸化水素は光励起された４価および５価のＮｐ
をそれぞれ５価および６価に酸化する作用を有する。

【００５９】請求項16に対応する光再処理方法は、請求
項14または15において、始めに 480〜 540nm、 580〜63
0nm 、 670〜 760nmのいずれかの間にある波長の光を照
射する。４価のＮｐはこれらの波長帯に光の吸収を示
し、主なピークは、各々およそ、 500nm（ε＝22Ｍ^-1cm
^-1）、 590nm（ε＝38Ｍ^-1cm^-1）、 723nm（ε＝ 126Ｍ
^-1cm^-1）である。したがって、これらの波長帯の光を強
く吸収する妨害ＦＰ成分を除去することにより、これら
の波長帯の光の照射で４価のＮｐを選択的に励起でき
る。

【００６０】ついで 610〜 680nmの間にある波長の光を
照射する。５価のＮｐはこの波長帯に吸収を示し、ピー
クはおよそ 618nm（ε＝24Ｍ^-1cm^-1）である。したがっ
て、この波長帯の光を強く吸収する妨害ＦＰ成分を除去
することにより、この波長帯の光の照射により選択的に
励起できる。

【００６１】請求項17に対応する光再処理方法は、請求
項２の方法をＮｐの原子価調整に適用する別の方法であ
り、Ｎｐ成分の光吸収を妨害する特定ＦＰ成分を除いた
後の硝酸水溶液に還元剤を加え、ついで５価のＮｐが吸
収する波長の光を照射するものである。硝酸溶液中、還
元剤の存在下で５価のＮｐに光を吸収させると還元剤の
作用を受けやすくなり４価へ還元される。一方６価のＮ
ｐは上記の波長の光を吸収しないため還元剤の存在下で
も還元されず原子価は変化しない。なおこの方法は、請
求項11から13のＰｕの原子価調整と合わせて実施するこ
ともできる。

【００６２】請求項18に対応する光化学再処理方法は、
請求項17の方法において、硝酸溶液の濃度を１〜10規
定、さらに好ましくは２〜４規定に調整して使用するも
のであり、かつ、前記の還元剤としてエタノールまたは
２−プロパノールを添加するものである。硝酸濃度は、
溶媒抽出における各成分の分配係数に強く影響し、さら
にＮｐの光還元反応および特定ＦＰの除去にも強く影響
する。エタノールまたは２−プロパノールは光励起され
た５価のＮｐを４価に還元する作用を有する。

【００６３】請求項19に対応する光再処理方法は、請求
項17または18において、 600〜 650nmの間にある波長の
光を照射する。５価のＮｐはこの波長帯に前記の吸収ピ
ークを有し、この波長帯の光を強く吸収する妨害ＦＰ成
分を除去することにより、この波長帯の光の照射により
選択的に励起できる。

【００６４】つぎに、請求項20に対応する光再処理方法
は、請求項２の方法をＡｍの原子価調整に適用するもの
であり、Ａｍ成分の光吸収を妨害する特定ＦＰ成分を除
いた硝酸水溶液に酸化剤を加え、ついで３価のＡｍが吸
収する波長の光を照射するものである。硝酸溶液中、酸
化剤の存在下で３価のＡｍに光を吸収させると酸化剤の
作用を受けやすくなり４価へ酸化される。なおこの方法
は、請求項11から13のＰｕの原子価調整および請求項14
から19のＮｐの原子価調整と合わせて実施することもで
きる。

【００６５】請求項21に対応する光化学再処理方法は、
請求項20の方法において、硝酸溶液の濃度を１〜10規
定、さらに好ましくは２〜４規定に調整して使用するも
のであり、かつ、前記の酸化剤として過酸化水素を添加
するものである。硝酸濃度は、溶媒抽出における各成分
の分配係数に強く影響し、さらに、Ａｍの光酸化反応お
よび特定ＦＰの除去にも強く影響する。過酸化水素は光
励起された３価のＡｍを４価に酸化する作用を有する。

【００６６】請求項22に対応する光再処理方法は、請求
項20または21において、 490〜 520nmまたは 780〜 830
nmの間にある波長の光を照射する。３価のＡｍはこれら
の波長帯に強い吸収を示し、ピークは、各々およそ 503
nm（ε＝ 300Ｍ^-1cm^-1）、 812nm（ε＝65Ｍ^-1cm^-1）で
ある。したがって、これらの波長帯の光を強く吸収する
妨害ＦＰ成分を除去することにより、これらの波長帯の
光の照射により選択的に励起できる。

【００６７】請求項23に対応する光再処理方法は、請求
項11から22においてＰｕ，Ｎｐ，Ａｍの原子価調整を行
う際に、予め請求項５または６の方法で溶解液中のＲ
ｕ，Ｒｈ，Ｐｄを除去する場合に適用するものである。
すなわち、あらかじめ電解還元法でＲｕ，Ｒｈ，Ｐｄを
除いた硝酸水溶液に４価のＵが吸収する波長の光を照射
する。

【００６８】この作用は以下の通りである。硝酸溶液中
で４価のＵが吸収する光を照射すると、光励起された４
価のＵの５価への酸化を引き起こす。これによって生成
した５価のウランＵ（Ｖ）は硝酸溶液中で不安定であ
り、自発的に次式に示すように不均化反応、２Ｕ(V) →Ｕ(IV)＋Ｕ(VI) を起こし４価と６価のＵを生じる。したがってこれを繰
り返すことにより、４価のＵは６価へ調整される。

【００６９】請求項24に対応する光再処理方法は、請求
項23の方法において、硝酸溶液の濃度を１〜10規定、さ
らに好ましくは２〜４規定に調整して使用する。硝酸濃
度は、溶媒抽出における各成分の分配係数に強く影響
し、さらに、Ｕの光酸化反応にも強く影響する。また、
光照射に 460〜 510nmまたは 530〜 570nmの間の波長の
光を使用する。４価のＵはこれらの波長帯に吸収を示
し、主なピークは、各々およそ 488nmにおいておよそε
＝１Ｍ^-1cm^-1であり、４価に比べ小さい。また、 550nm
での吸収は無視できるのほど小さい。また、Ｒｕ，Ｒ
ｈ，Ｐｄのようなこれらの波長帯の光を強く吸収する妨
害ＦＰ成分はすでに除去されているので、これらの波長
帯の光の照射により４価のＵを選択的に励起できる。

【００７０】請求項25に対応する光化学再処理方法は、
請求項23，24の方法において、溶液に酸化剤を添加して
光照射するものである。酸化剤の添加により４価のＵの
光酸化反応がさらに促進される。請求項26に対応する光
再処理方法は、請求項25における酸化剤として過酸化水
素を使用するものである。

【００７１】請求項27に対応する光化学再処理方法は、
請求項11，14，17，20，23の発明がいずれも、一つの原
子価調整反応ためには、一種類の波長の光（連続光でも
パルス光でもよい）を照射するのに対し、本発明では一
般に波長の異なる二つのパルス光を短い時間間隔で引き
続いて照射する。そして、第１のパルス光の波長は、原
子価調整の目的成分がＰｕ(III) ，Ｐｕ(VI)，Ｎｐ(I
V)，Ｎｐ(V) ，Ａｍ(III) ，Ｕ(IV)のいずれであるかに
よって請求項13，16，19，22，24記載のいずれかに対応
する波長とし、第２のパルス光の波長は、第１のパルス
光により励起された目的成分の一つの励起状態（第１の
励起状態と呼ぶ）をさらに高い励起状態の一つ（第２の
励起状態と呼ぶ）に励起するに必要なエネルギーに対応
する波長とする。その波長は、溶液中の他の成分による
吸収の少ない波長であれば好適である。第２のパルス光
は、対象成分の一つのイオン（錯イオン等を含む）が第
一のパルス光を吸収して励起された第１の励起状態が減
衰するより前に照射する。そして、以上の二波長パルス
光照射を繰り返して行う。

【００７２】以上の手段は次のように作用する。まず、
第１のパルス光は溶液中の目的成分イオンの基底状態
（通常の存在状態）が示す吸収波長に同調されているか
ら、溶液中に通常存在している基底状態の目的成分イオ
ンに共鳴的に吸収されてこれを第１の励起状態に励起す
る。第２のパルス光は第１の励起状態と第２の励起状態
のエネルギー差に同調されているから、第１の励起状態
にある目的成分イオンに共鳴的に吸収されそのイオンを
第２の励起状態に励起する。第２の励起状態に励起され
たイオンは、目的成分により例えば請求項12，15，18，
21，24，26のいずれかに対応する溶液条件下で目的の酸
化還元反応を促進するので、これを繰り返すことにより
目的の原子価調整が行える。

【００７３】請求項28に対応する光化学再処理方法は、
請求項２から27の方法の適宜の組み合わせにより抽出さ
れた、Ｕ，Ｐｕ，Ｎｐ，Ａｍの二成分以上を含みＦＰを
殆ど除去した有機相溶液またはそれに含まれる前記成分
を逆抽出して得られた水相溶液に、さらに、光照射によ
るＵ，Ｐｕ，Ｎｐ，Ａｍの原子価調整操作と水相／有機
相の接触による抽出、逆抽出操作とを繰り返し適用す
る。これにより、Ｕ，Ｐｕ，Ｎｐ，Ａｍをさらに分離精
製することができる。

【００７４】

【発明の実施の形態】

（第１の実施の形態）（請求項１，２，３，11，12，1
3，14，15，16，20，21，22，28項対応）図１により本発明に係る光化学再処理方法の第１の実施
の形態を説明する。

【００７５】本実施の形態は、使用済み核燃料を硝酸に
溶解した、Ｕ，Ｐｕ，Ｎｐ，Ａｍの各Ａｎ成分と各種の
ＦＰ成分を含む使用済み核燃料溶解液１を処理して前記
Ａｎ成分を回収し、ＦＰ成分を除去するものであり、特
定ＦＰ除去工程19と光化学原子価調整工程13と溶媒抽出
工程16とから構成される。

【００７６】使用済み核燃料溶解液１にはＵ(VI)，Ｐｕ
(III) ，Ｐｕ(IV)，Ｐｕ(VI)，Ｎｐ(IV)，Ｎｐ(V) ，Ｎ
ｐ(VI)，Ａｍ(III) およびＦＰｓ等を含んでいる。この
溶解液１はまず特定ＦＰ除去工程19に導かれ、ＦＰ成分
の内のＲｕ，Ｒｈ，Ｐｄ20が除去される。つぎにＲｕ，
Ｒｈ，Ｐｄが除去された溶液は光化学原子価調整工程13
に導かれる。この原子価調整工程13ではまずエタノール
14が添加されたのち、溶液中のＰｕ(VI)イオン（錯イオ
ンおよび化合物イオン等を含む）の吸収波長λ_Pu(VI)に
同調された光21が照射される。

【００７７】この波長は、請求項13記載の波長範囲（３
価と６価のＰｕに対する波長が記載されている）の内の
Ｐｕ(VI)に対応する波長範囲から選ばれる。この光21は
Ｐｕ(VI)に選択的に吸収され、Ｐｕ(VI)は吸収した光子
のエネルギーｈｖ_Pu(VI)に相当する励起状態Ｐｕ(VI)^*
に励起され、添加した還元剤のエタノール14と反応して
Ｐｕ(V) に還元される。このＰｕ(V) は安定でなく、つ
ぎの不均化反応を起こして４価と６価のＰｕを生じる。２Ｐｕ(V) →Ｐｕ(IV)＋Ｐｕ(VI)

【００７８】したがって、以上の光還元反応を繰り返し
適用することによりＰｕ(VI)はＰｕ(IV)に還元される。
つぎに溶液に過酸化水素22を添加したのち、Ｐｕ(III)
，Ｎｐ(IV)，Ｎｐ(V) ，Ａｍ(III) の吸収波長λＰｕ
(III) λＮｐ(IV)，λＮｐ(V)λＡｍ(III) にそれぞれ
同調された光23，24，25，26が照射される。

【００７９】これらの波長は、それぞれ、請求項13（３
価と６価のＰｕに対する波長が記載されている）、請求
項16（４価と５価のＮｐに対する波長が記載されてい
る）、請求項22に記載の波長の中から各成分に対応する
波長から選ばれる。

【００８０】このうち、光24と光25はこの順に段階的に
照射されるが、その他の照射順序は変えてもよくまた同
時でもよい。これらの光21〜26の照射により溶液中のＰ
ｕ(III) ，Ｎｐ(IV)，Ｎｐ(V) ，Ａｍ(III) は、それぞ
れに対応する前記の波長の光を吸収し、それぞれの励起
状態、Ｐｕ(III) ^*，Ｎｐ(IV)^*，Ｎｐ(V) ^*，Ａｍ(I
II) ^*となる。

【００８１】添加した過酸化水素22はこれらの励起イオ
ンに対して酸化剤として作用し、前記励起イオンはそれ
ぞれ、Ｐｕ(IV)，Ｎｐ(V) ，Ｎｐ(VI)，Ａｍ(IV)とな
る。Ｎｐは前記順に光照射することにより、まず４価を
５価に転換しついで５価を６価に転換し、全体としてす
べてＮｐ(VI)に調整される。

【００８２】以上の作用により、溶液中のＰｕ，Ｎｐ，
Ａｍの原子価状態は、それぞれＰｕ(IV)，Ｎｐ(VI)，Ａ
ｍ(IV)に調整される。また、Ｕは以上の操作で影響を受
けずＵ(VI)のままである。なお、溶液中の硝酸濃度はこ
れまでのいずれかの段階で２〜３Ｎに調整されて硝酸溶
液となっている。

【００８３】つぎにこの硝酸溶液は溶媒抽出工程16に導
かれ、30％ＴＢＰ／ドデカンからなる抽出剤６と接触さ
れ、各成分がＵ，Ｐｕ，Ｎｐ，Ａｍを含む有機相27とＦ
Ｐを含む水相28とに分配される。溶媒抽出工程16に導か
れる溶液は、成分原子価および硝酸濃度の両条件とも
に、前記の各アクチノイド成分の抽出に最も適した状態
に調整されており、Ｕ(VI)，Ｐｕ(IV)，Ｎｐ(VI)，Ａｍ
(IV)の各アクチノイド成分は大部分が有機相に分配さ
れ、各ＦＰ成分は大部分が水相28に残り、所望の分離が
達成される。

【００８４】なお、前記光化学原子価調整工程13におけ
る各照射光の波長とその幅は、目的成分への吸収ができ
る限り高く、かつ、非目的成分への吸収ができる限り低
くなるように選ぶことが望ましい。そのためには単色性
がよく、波長が可変で、かつ、強度が高い光源が適す
る。

【００８５】この観点から、光源としてはレーザー光が
好適であり、特に、波長可変の色素レーザーあるいは波
長可変の固体（半導体）レーザーが適する。また、これ
らを励起するレーザーとしてはエキシマレーザー，銅蒸
気レーザー，ＹＡＧレーザー等の比較的高効率で大出力
が得られるレーザーが好ましい。

【００８６】なお、本実施の形態で使用する光21〜26は
連続光でもパルス光でもよい。また、コヒーレントな光
であることは特に必要でないので、波長が合致し、かつ
単色性がよければ、通常の光源、例えばナトリウムラン
プでもよい。

【００８７】また、Ｐｕ(VI)の光還元のために添加され
る還元剤のエタノール14の代わりに２−プロパノール
（（ＣＨ₃）₂ＣＨＯＨ）を使用することもでき、その
他ギ酸（ＨＣＯＯＨ）または酢酸（ＣＨ₃ＣＯＯＨ）を
用いることも可能である。また、Ｐｕ(III) ，Ｎｐ(I
V)，Ｎｐ(V) ，Ａｍ(III) の光酸化のために添加される
酸化剤の過酸化水素22は、尿素（ＣＯ（ＮＨ₂）₂に代
えてもよい。

【００８８】以上、本第１の実施の形態によれば、光化
学原子価調整工程13において、Ｐｕ(III) ，Ｐｕ(VI)，
Ｎｐ(IV)，Ｎｐ(V) ，Ａｍ(III) の吸収波長に対応する
480〜 850nmの範囲の光21〜26が照射されこれらの各成
分の光酸化還元反応を起こし、溶媒抽出に適した原子価
状態に調整する。これは、従来から原理的には知られて
いた事実に基づいている。

【００８９】しかし、本実施の形態では、溶解液１中の
ＦＰ成分の内、Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄの各ＦＰ成分を予め除
去することによって、前記波長域の光がこれらのＦＰ成
分に吸収されることを防止し、目的Ａｎ成分に選択的か
つ効率的に吸収されるようにし、Ｎｐ，Ａｍを含む大部
分のＡｎ成分を溶媒抽出に最適な原子価状態に調整する
ことを可能にしている。

【００９０】これに対して従来の場合には、例えば前記
図５に示した従来例のように、溶解液１中にＲｕ，Ｒ
ｈ，Ｐｄの各ＦＰ成分が存在したままであるから、前記
照射光は殆どＲｕ，Ｒｈ，Ｐｄの各ＦＰ成分に吸収され
てしまい、目的のＡｎ成分への吸収はわずかである。従
って、所望の原子価調整は殆ど達成されない。

【００９１】また、前記Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ、特にＲｕ
は、従来のピュレックス抽出工程中において、特に除去
が難しく問題になる元素である。従って、本実施の形態
のようにこれらのＦＰ成分をあらかじめ除去しておくこ
とは、その後の溶媒抽出工程16での抽出分離を容易にす
る効果があり、従って、これらの工程の簡素化，低コス
ト化が期待できる。

【００９２】なお、本実施の形態で還元剤および酸化剤
として添加されるエタノール14および過酸化水素22，あ
るいは前述したそれらの代替薬剤は反応生成物を含め廃
棄物としての残留性が小さく、また、プロセスにおいて
他の成分への影響も少ないので、従来のピュレックス工
程で使用される薬剤に比べ廃棄物およびプロセス上の問
題が少ない利点がある。

【００９３】（第２の実施の形態）（請求項１，２，
３，11，12，13，17，18，19，20，21，22，28項対応）この第２の実施の形態は第１の実施の形態に準じている
が、第１の実施の形態と異なる点は図１に示した光化学
原子価調整工程13におけるＮｐの原子価調整を６価に調
整する代わりに、請求項17，18，19に従って有機相に抽
出されない５価を還元して４価に調整することにある。

【００９４】本実施の形態においては第１の実施の形態
における光21の照射と合わせて光25の照射をエタノール
または２−プロパノール存在下で行い、その後、過酸化
水素22を添加して光26を照射し、光24の照射は行わな
い。

【００９５】本実施の形態によれば、Ｎｐの中で分配係
数の最も大きい６価の代わりに４価に調整することでＮ
ｐの抽出効率はやや劣るが、光24の照射が不要となる効
果があり、また、Ａｍの原子価調整をしない場合には還
元剤の添加だけでよく、酸化剤の添加が不要となる効果
もある。

【００９６】（第３の実施の形態）（請求項１，３，28
項対応）本実施の形態は第１の実施の形態に準じているが、第１
の実施の形態と異なる点は図１に示した溶媒抽出工程16
で使用する抽出剤６に、いわゆるＴｒｕｅｘ溶媒（ 0.2
ＭＯφＤ［ＩＢ］ＣＭＰＯ - 1.2ＭＴＢＰ - dodec
ane ）を使用することにある。ここで、ＯφＤ［ＩＢ］
ＣＭＰＯはoctyl(phenyl) -N，N-diisobutylcarbamolyl
methylphosphine oxideのことである。

【００９７】このＴｒｕｅｘ溶媒はＴＢＰでは抽出され
ないＡｍ(III) ，Ｃｍ(III) を抽出でき、主に従来のピ
ュレックス再処理の高いレベル廃液からのマイナー・ア
クチノイド回収用に研究されている溶媒である。

【００９８】本実施の形態はこの溶媒を使用済燃料の再
処理工程に採用するものであり、Ｐｕ，Ｎｐ，Ａｍの原
子価を第１の実施の形態と同様に光化学的に調整すれ
ば、これらの抽出効率を大幅に向上することができ、ま
た、Ａｍは調整せずＣｍと同じく３価のままとしても十
分に抽出できる効果がある。

【００９９】この際、Ｔｒｕｅｘ溶媒では、光化学的妨
害成分のＲｕ，Ｒｈの分配係数も大きく、また、光化学
的にはそれ程問題にならないＣｅ，Ｅｕ，Ｐｒの希土類
元素や、Ｆｅ，Ｍｏなどの遷移金属の一部も大きな分配
係数を示す。従ってこれらを予め除去しておくことはＦ
Ｐ成分の分離にも有効である。また、Ｔｒｕｅｘ溶媒の
場合、抽出特性がよい反面逆抽出が困難であるが、光化
学的に選択的な原子価調整を行うことでこれを改善でき
る効果がある。

【０１００】（第４の実施の形態）（請求項４項対応）図２を参照しながら本発明に係る光化学再処理方法の第
４の実施の形態を説明する。

【０１０１】本実施の形態は図２に示したように第１の
実施の形態における使用済み核燃料溶解液１から図１に
示したＲｕ，Ｒｈ，Ｐｄ20を除去するための特定ＦＰ除
去工程19を具体的に例示したことにある。

【０１０２】すなわち、本実施の形態では第１の実施の
形態と同様にＵ，Ｐｕ，Ｎｐ，Ａｍ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐ
ｄ，他のＦＰｓを含む使用済み核燃料溶解液１は、特定
ＦＰ除去工程19に導かれる。特定ＦＰ除去工程19におい
てはまず、予め別に調製された硝酸溶液の溶解液１中に
難溶性硫化物の捕集沈殿29が添加され、撹拌工程30で撹
拌される。

【０１０３】この硫化物捕集沈殿29としては、硫化銅
（ＣｕＳ），硫化コバルト(II)（ＣｏＳ），硫化コバル
ト(III) （Ｃｏ₂Ｓ₃），硫化スズ(II)、または、硫化
スズ(IV)のいずれかが使われる。また撹拌工程30では超
音波照射を併用してもよい。

【０１０４】充分に撹拌混合された溶解液１は、次のろ
過工程31でろ過され、ろ液32は次の光化学原子価調整工
程13に送られ、以後は図１に示した第１の実施の形態に
準じて処理される。沈殿（Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ）33はつぎ
の洗浄工程34で洗浄液のアンモニア水35で洗浄されろ過
工程36でろ過され、洗浄再生された硫化物の捕集沈殿37
は溶解液１中に添加されて再利用される。一方、ろ過工
程36でのＲｕ，Ｒｈ，Ｐｄを含むろ液38は廃液として処
理される。

【０１０５】本実施の形態によれば、硫化物の捕集沈殿
29は溶液中のＲｕ，Ｒｈ，Ｐｄを吸着捕集することが知
られており、その他にも数種のＦＰ成分も捕集する。一
方、アクチノイド成分は捕集されない（例えば、大木，
田中編、岩波講座「現代化学(11)物質の分離と分析
（上）」、岩波書店(1979)p68)。すなわち、前記難溶性
の捕集沈殿は溶液との撹拌混合によりその表面にＲｕ，
Ｒｈ，Ｐｄおよびその他数種のＦＰ成分を選択的に吸着
捕集する。

【０１０６】従って、これを沈殿・ろ過することにより
ろ液32中から光化学的妨害成分のＲｕ，Ｒｈ，Ｐｄを除
去することができる。一方、分離された沈殿33はそのま
ま廃棄物として処理することもできるが、本実施の形態
ではこれを洗浄液35のアンモニア水で洗浄する。

【０１０７】硫化物はアルカリ溶液に溶けやすい性質を
示すので、アンモニア水で洗浄することにより沈殿表面
層を溶解させ、吸着したＦＰ成分を除去することができ
る。従って洗浄液35をろ過した捕集沈殿37は吸着したＦ
Ｐ成分が除去されており、つぎの捕集のために再使用す
ることができる。以上により、廃棄物を増やすことな
く、Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄを除去することができる。

【０１０８】

【発明の効果】本発明によれば、使用済み核燃料の溶解
液から光化学原子価調整の妨害になる特定ＦＰ成分を予
め効果的に除去することができ、これにより、可視光領
域の光を使用してＵ，Ｐｕ，Ｎｐ，Ａｍの特定原子価状
態に選択的に光酸化還元反応を起こすことができ、これ
らの成分を溶媒抽出に最適の原子価状態に調整すること
ができる。

【０１０９】これにより、従来のピュレックス再処理で
達成されていないＮｐとＡｍの回収が可能になる。これ
は薬剤添加による廃棄物量の増加なしに達成できる。ま
た、特定ＦＰ成分としてピュレックス抽出工程で複雑な
挙動を示すＲｕを予め除去するため、ピュレックス抽出
工程を簡素化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光化学再処理方法の第１から第３
の実施の形態を説明するためのブロック図。

【図２】本発明に係る光化学再処理方法の第４の実施の
形態を説明するためのブロック図。

【図３】従来例を説明するためのＴＢＰ−硝酸系におけ
る分配係数を示す特性図。

【図４】従来のピュレックス法による再処理方法を説明
するためのブロック図。

【図５】従来の光化学再処理方法を説明するためのブロ
ック図。

【符号の説明】

１…使用済み核燃料溶解液、２…原子価調整工程、３…
酸化還元剤、４…調整後の硝酸溶液、５…Ｕ・Ｐｕ抽出
（共除染）工程、６…抽出剤、７…Ｕ・Ｐｕを含む有機
相、８…ＭＡｓ，ＦＰｓを含む水相、９…Ｐｕ逆抽出
（Ｕ／Ｐｕ分離）工程、10…還元剤，分離剤を添加した
0.2Ｎ硝酸、11…Ｕを含む有機相、12…Ｐｕを含む水
相、13…光化学原子価調整工程、14…エタノール、15…
光、16…溶媒抽出工程、17…Ｕ，Ｐｕ，Ｎｐを含む有機
相、18…ＦＰを含む水相、19…特定ＦＰ除去工程、20…
Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ、21，23，24，25，26…光、27…Ｕ，
Ｐｕ，Ｎｐ，Ａｍを含む有機相、28…ＦＰを含む水相、
29…硫化物の捕集沈殿、30…撹拌工程、31…ろ過工程、
32…ろ液、33…沈殿、34…洗浄工程、35…洗浄液、36…
ろ過工程、37…捕集沈殿。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】使用済み核燃料を溶解したウラン
（Ｕ），プルトニウム（Ｐｕ），ネプツニウム（Ｎ
ｐ），アメリシウム（Ａｍ）のアクチノイド（Ａｎ）成
分と各種の核分裂生成物（ＦＰ）成分を含む使用済み燃
料溶解液からまず少なくとも一つの特定ＦＰ成分を除去
し、次いでこの溶解液に光を照射して前記Ａｎ成分の内
の少なくとも一成分の原子価を調整し、更に前記溶解液
を有機溶媒と接触させ溶媒抽出して各成分を水相と有機
相とに分配し、前記Ａｎ成分の少なくとも一成分を有機
相に抽出することを特徴とする光化学再処理方法。
【請求項２】前記溶解は硝酸水溶液であり、前記有機
溶媒はリン酸トリブチル（ＴＢＰ）であり、前記溶媒抽
出はピュレックス再処理プロセスの共除染工程であるこ
とを特徴とする請求項１記載の光化学再処理方法。
【請求項３】前記特定ＦＰ成分にはルテニウム（Ｒ
ｕ），ロジウム（Ｒｈ），パラジウム（Ｐｄ）を含むこ
とを特徴とする請求項１または２記載の光化学再処理方
法。
【請求項４】前記Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄの除去方法は捕集
沈殿添加法または試薬粉末添加法によるものであって、
特に、予め別に調整した難溶性の金属硫化物の沈殿、粉
末、または微粒子を被処理溶液に添加し、これを溶液と
混合接触させたのち沈殿させ、更にこの沈殿を溶液から
分離除去することにより、添加した捕集剤に捕集された
Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄを捕集剤と共に分離除去することを特
徴とする請求項３記載の光化学再処理方法。
【請求項５】前記Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄの除去方法は電界
析出法によるものであって、被処理液を電気分解するこ
とにより溶液中のＲｕ，Ｒｈ，Ｐｄイオンを電解還元
し、陰極上に金属として析出させ除去することを特徴と
する請求項３記載の光化学再処理方法。
【請求項６】前記Ｒｕの除去方法はまず被処理溶液中
のＲｕイオンを酸化してＲｕＯ₄に転換し、次いで被処
理液を電気分解して溶液中のＲｕＯ₄を電解還元して、
ＲｕＯ₂として陰極上に析出させ除去することを特徴と
する請求項３記載の光化学再処理方法。
【請求項７】前記Ｒｕの除去方法は、まず被処理溶液
中のＲｕイオンを酸化してＲｕＯ₄に転換し、被処理溶
液に気体をバブリングしてこのＲｕＯ₄を揮発除去する
ことを特徴とする請求項３記載の光化学再処理方法。
【請求項８】前記ＲｕＯ₄への転換は溶液中にＣｅ⁴⁺
またはＡｇ²⁺を添加するか、または生成させてＲｕイオ
ンを酸化することを特徴とする請求項６または７記載の
光化学再処理方法。
【請求項９】前記Ｃｅ⁴⁺，Ａｇ²⁺は溶液を電気分解し
て溶液中に存在するＣｅ³⁺，Ａｇ⁺を電解酸化すること
により生成させることを特徴とする請求項８記載の光化
学再処理方法。
【請求項１０】前記Ｃｅ⁴⁺，Ａｇ²⁺は溶液にオゾンを
バブリングして溶液中に存在するＣｅ³⁺，Ａｇ⁺を酸化
することにより生成させることを特徴とする請求項８記
載の光化学再処理方法。
【請求項１１】前記原子価を調整する成分の一つはＰ
ｕであり、その原子価調整方法は前記硝酸水溶液にまず
３価のＰｕが吸収する波長の光を照射し、次いで溶液に
還元剤を加え、更に６価のＰｕが吸収する波長の光を照
射することを特徴とする請求項２から10記載の光化学再
処理方法。
【請求項１２】前記硝酸溶液は１〜10規定の硝酸溶液
であり、前記還元剤はエタノールまたは2-プロパノール
であることを特徴とする請求項11記載の光化学再処理方
法。
【請求項１３】前記始めに照射する光の波長は 530〜
630nmであり、次いで照射する光の波長は 490〜 550nm
または 810〜 850nmであることを特徴とする請求項11ま
たは12記載の光化学再処理方法。
【請求項１４】前記原子価を調整する成分の一つはＮ
ｐであり、その原子価調整方法は前記硝酸水溶液にまず
酸化剤を加え、次いで４価のＮｐが吸収する波長の光を
照射し、更に５価のＮｐが吸収する波長の光を照射する
ことを特徴とする請求項２から13記載の光化学再処理方
法。
【請求項１５】前記硝酸溶液は１〜10規定の硝酸溶液
であり、前記酸化剤は尿素または過酸化水素であること
を特徴とする請求項14記載の光化学再処理方法。
【請求項１６】前記始めに照射する光の波長は 480〜
540nm， 580〜 630nm， 670〜 760nmのいずれかであ
り、次いで照射する光の波長は 600〜 680nmであること
を特徴とする請求項14または15記載の光化学再処理方
法。
【請求項１７】前記原子価を調整する成分の一つはＮ
ｐであり、その原子価調整方法は、前記硝酸水溶液にま
ず還元剤を加え、次いで５価のＮｐが吸収する波長の光
を照射することを特徴と模する請求項２から13記載の光
化学再処理方法。
【請求項１８】前記硝酸水溶液の濃度は１〜10規定で
あり、前記還元剤はエタノールまたは2-プロパノールで
あることを特徴とする請求項17記載の光化学再処理方
法。
【請求項１９】前記照射する光の波長は 600〜 680nm
であることを特徴とする請求項17または18記載の光化学
再処理方法。
【請求項２０】前記原子価を調整する成分の一つはＡ
ｍであり、その原子価調整方法は前記硝酸水溶液にまず
酸化剤を加え、次いで３価のＡｍが吸収する波長の光を
照射することを特徴とする請求項２から請求項13記載の
光化学再処理方法。
【請求項２１】前記硝酸水溶液は１〜10規定の硝酸溶
液であり、前記酸化剤は過酸化水素であることを特徴と
する請求項20記載の光化学再処理装置。
【請求項２２】前記照射する光の波長は 490〜 520nm
であることを特徴とする請求項20または21記載の光化学
再処理方法。
【請求項２３】前記原子価を調整する成分の一つがＵ
であり、その原子価調整方法は前記硝酸水溶液に４価の
Ｕが吸収する波長の光を照射するものであることを特徴
とする請求項５または６記載の光化学再処理方法。
【請求項２４】前記硝酸水溶液は１〜10規定の硝酸溶
液であり、照射する光の波長が 420〜 570nmであること
を特徴とする請求項23記載の光化学再処理方法。
【請求項２５】前記Ｕの原子価調整において、光を照
射する前に前記硝酸水溶液に酸化剤を加えることを特徴
とする請求項23または請求項24記載の光化学再処理方
法。
【請求項２６】前記酸化剤が過酸化水素であることを
特徴とする請求項25記載の光化学再処理方法。
【請求項２７】請求項11，14，17，20，23記載の光照
射の内のいずれが波長の異なる二つのパルス光を引き続
いて照射するものであって、第１のパルス光の波長は、
目的成分がＰｕ（ III，VI）、Ｎｐ（IV，Ｖ）、Ａｍ
（III ）、Ｕ（IV）のいずれであるかによって請求項1
3，16，22，24記載のいずれかに対応する波長であっ
て、第２のパルス光の波長は、前記第１のパルス光によ
り励起された目的成分の励起状態を更に高い励起状態の
一つに励起するに必要なエネルギーに対応する波長であ
って且つ前記水溶液の他の成分による吸収の少ない波長
であり、前記第１のパルス光による励起状態が減衰する
前に前記第２のパルス光を照射するものであり、且つこ
の二波長パルス光照射を繰り返し行うものであることを
特徴とする請求項11から26記載の光化学再処理方法。
【請求項２８】請求項１から27の方法の適宜の組み合
わせにより抽出された、Ｕ，Ｐｕ，Ｎｐ，Ａｍの少なく
とも二成分を含み、且つＦＰを除去した有機相溶液もし
くはその有機相に含まれる前記成分を逆抽出して得られ
た水相溶液に、更に、光照射によるＵ，Ｐｕ，Ｎｐ，Ａ
ｍの原子価調整操作と水相と有機相の接触による抽出、
逆抽出操作とを繰り返し適用することにより、Ｕ，Ｐ
ｕ，Ｎｐ，Ａｍを更に分離精製することを特徴とする請
求項１から27記載の光化学再処理方法。