JPS585690B2 - 改良されたウラン同位体の多段分離法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は新規なウラン同位体分離方法に関する．更に詳
しくは、本発明は四価ウラン化合物〔以下Ｕ（■）化合
物と略称する〕と六価ウラン化合物〔以下Ｕ（■）化合
物と略称する〕の間の同位体交換反応を触媒を添加する
ことにより加速させて同位体分離を効率よく行う方法に
関する。

本発明に於て、Ｕ（■）化合物は錯イオンも含む全ての
四価ウランイオンを意味し、同様にＵ（９）化合物は錯
イオンも含む全ての六価ウランイオンを意味するっ 同位体２３５Ｕと２３８Ｕを含むＵ（■）化合物とＵ（
■）化合物を接触させるとＵ（■）化合物とＵ（■）化
合物の間に同位体交換反応が行われて２３５ＵがＵ（■
）化合物に、２３８Ｕがｕ（■）化合物に濃縮すること
は公知である。

従って、溶液中においてＵ（■）化合物とｕ（■）化合
物を接触させたのち、化学的乃至機械的方法で両化合物
を分離すれば、一方の同位体２３５Ｕを濃縮したＵ（■
）化合物と他方の同位体２３８Ｕを濃縮しだＵ（■）ヒ
合物とを分離取得することができる。

一回の接触及び分離操作によって濃縮される０２３５Ｕ
の量は極く僅かであって、Ｕ（■）化合物中の２３５Ｕ
のモル分率ＲｗとＵ（■）化合物の２３５Ｕのモル分率
ＲＥとの間の比、ＲＥ／ＲＷぱ１．００１乃至１．００
１３程度の値である。

従って、例えば天然ウランの化合物より工業的に有用な
水準まで２３５Ｕを濃縮しようとすれば、上記の濃縮操
作を数百回乃至数千回繰り返す必要がある。

このため、一回の接触に要する時間の短いことが、本同
位体交換反応を利用したウラン同位体分離法が経済性を
得るための第一の条件である。

従来、同位体交換反応を加速する方法として，８規定ま
たはそれ以上の濃度まで塩酸を濃くする方法、第二鉄イ
オンを添加する方法、混合系に光を照射する方法等が知
られているが、いずれも実際に両化合物の分離によって
２３５Ｕ濃縮物を得ようとする場合、種々の理由によっ
て実用化し難い。

例えば、反応を加速するに充分な量の第二鉄化合物を■
化合物、取化合物の混合溶液に添加すれば、Ｕ（■）化
合物は第二鉄化合物と反応してＵ（９）化合物に酸化さ
れ、実質的に混合系よりＵ（■）化合物が消失し、ウラ
ン同位体の濃縮分離操作は行い得なρ。

また、例えば同位体交換反応を行なったのち、陽イオン
交換樹脂にｕ（ｙ）化合物を選択的に吸着してＵ（■）
化合物とＵ（ロ）化合物を分離しようとする場合，８規
定乃至それ以上の高濃度の塩酸が共存すれば実質的に両
化合物とも陽イオン交換樹脂に吸着されず、分離は不可
能である。

本発明の目的はＵ（■）化合物とｕ（■）化合物を接触
させて両化合物の間に同位体交換反応を行わせるとき、
そのあとに続く分離操作を妨害しないような方法で上記
交換反応を加速し、その後、化学的又は機械的操作によ
ってＵ（■）化合物とＵ（■）化合物を分離することに
よって．Ｕ（■）化合物に２３８ＵをＵ（■）化合物に
２３５Ｕをそれぞれ濃縮する方法を提供することにある
っ すなわち、本発明は、各段においてＵ（■）化合物とＵ
（■）化合物を溶液中で接触させることにより行われる
同位体交換反応工程と同位体交換反応後反応混合液中の
Ｕ（■）化合物とＵ（■）化合物を分離する分離工程と
を含み、第２段目以降の各段の同位体交換反応に用いら
れるＵ（■）化合物及びＵ（■）化合物は前段より分離
されるＵ（■）化合物の一部を還元することにより形成
される，多段操作によりウラン同位体を濃縮する方法に
於で、各段の同位体交換反応溶液を酸性にし、同溶液中
にウランとの酸化還元電位差△Ｅの絶体値が１ボルト以
下の触媒を少くとも一種．０．５ｌ△Ｅ］〜３モル／リ
ットルの濃度で共存させることを特徴とする方法を提供
するものである。

本発明の触媒はウランとの酸化還元電位差八Ｅの絶体値
が１．０ボルト以下であることが必要である。

本発明に於いて、△Ｅとは、Ｅ（触媒の対応する酸化還
元対の酸化体と還元体とを等モルずつ含む溶液が示す酸
化還元電位）とＥｏ（Ｕ（■）とＵ（■）とを等モルず
つ含む同じ条件の溶液が示す酸化還元電位）間の差を意
味するっ 上記本発明の触媒は主として下記の２グループに大別さ
れる。

Ａグループ： 銅、インジウム、タリウム、ジルコニウム、錫１ハナシ
ウム、ニオフ、ヒ素、ビスマス、クロム、モリブデン、
マンガン、レニウム、ルテニウム、パラジウム、鉄，水
銀およびアンチモン Ｂグループ： キノン類、ハイドロキノン類、カテコール類、アロキサ
ン類及びアロキサンチン類より選ばれた少くとも一種の
有機化合物， 上記有機化合物の具体例としては、ｐ−ペンゾキノン、
メチルーｐ−ペンゾキノン、エチルーｐ一ペンゾキノン
、２，５−ジメチルーｐ−ペンゾキノン、デュロキノン
、クロローｐ−ペンゾキノン、クロラニル、クロラニル
酸、０−ペンゾキノン、α−ナフトキノン、β−ナフト
キノン、β−ナフトキノン−４−スルホン酸、アントラ
キノン，アントラキノン−１．８−ジスルホン酸及び１
ーヒドロキシーアントラキノンのようなキノン類；ハイ
ドロキノン、メチルハイドロキノン、ハイドロキシハイ
ドロキノン及びテトラハイドロキシハイドロキノンのよ
うなハイドロキノン類；カテコール、カテコールー０−
カルボン酸及ヒピロガロールのようなカテコール類；ア
ロキサン及びメチルアロキサンのようなアロキサン類；
アロキサンチン及びメチルアロキサンチンのようなアロ
キサンチン類がある。

触媒の中、Ａグループの金属イオン及び該金属を含む原
子団のイオンは一般に異った酸化状態で存在し得るが、
どちらの状態で添加しても加速効果のある場合が多い。

例えば、バナジウムでは２，２，４．５の各価数の陽イ
オン、メタバナジン酸、オルトバナジン酸、ピロバナジ
ン酸、ポリバナジン酸等のバナジウムを含む原子団のイ
オンを用い得る。

△Ｅが正の場合には、酸化状態で触媒を添加すると、Ｕ
（Ｗ）がＵ（■）に酸化されるため、系中のＵ（■）と
Ｕ（Ｗ）との組成比が変化する。

この場合還元体イオンを添加する方が望ましい。

例えば、バナジウムは３価イオンとして存在させるっ△
Ｅが正の場合であっても、止むを得ず酸化体を用いる場
合は、Ｕ（■）に対して充分少い濃度で添加するっ逆に
△Ｅが負の場合には、酸什体イオンの使用が望ましい。

例えば、錫にあっては二価イオンを避け四価イオンとし
て存在させる。

一般的に、正の△Ｅを有する触媒を還元体で用いる方が
、負の△Ｅを有する触媒よりも触媒活性が高いので好ま
しい。

正の△Ｅ値を有する触媒としては、銅、バナジウム、ヒ
素、モリブデン、マンガン、ルテニウム、タリウム、ク
ロム、パラジウム、鉄、水銀及びアンチモンのイオン種
が挙ケられる。

これらのイオン種のうち、特に銅、バナシウム、ヒ素、
モリフテン、マンガン、ルテニウム、鉄及びアンチモン
のイオン種は０．５ボルト以下のへＥ値を有するために
好捷しいっ 前記のＡグループの触媒は、実際には塩として添加され
、通常は安価で入手の容易な塩化物が便利である。

他のハロゲン化物は勿論のこと，硝酸塩の如き無機酸塩
や、蓚酸塩、酢酸塩の如き有機酸塩も使用し得る。

しかしながら、ウラン同位体を分離する系中ではこれら
の塩類は解離して存在するので、系中に存在する主たる
アニオンと共通のアニオンの塩の形で使用することが望
ましい。

触媒は一般に高濃度で用いた方がその加速効果が大きい
。

本発明における触媒の場合、△Ｅの絶対値が小さい方が
加速効果が大きく、従って低濃度で大きな加速効果を得
ることができる。

充分な加速効果が得られるのは△Ｅと関連して０．５１
ハＥ１（Ｍ）以上の濃度の場合であり、一方、溶解度、
分配比等の制約から３．０Ｍより瀞い濃度は実用的で々
い。

また、本発明［おける触媒は二種以上、同時に存在させ
ても加速効果が現われる。

その組み合わせとして、金属イオン同志または有機化合
物同志でも良いし、金属イオンと有機物でも良い。

これらの組合わせで相乗効果の発揮される場合もある．
また、相乗効果のない組合わせでも、触媒の溶解度が小
さいために加速効果が制限される場合には組み合わせに
よって加速効果を増大させることができる。

前記の如く、触媒濃度が０．５１ａｌ（Ｍ＝モル／リッ
トル）より犬なる場合に加速効果が顕著になり、濃度が
１△Ｅｌ（Ｍ）を越えると触媒無添加の場合に比して少
くとも２倍、同位体交換速度が犬になる。

特に、前記触媒中，△Ｅが０〜０．５ｖの範囲にあるも
のは、触媒無添加の場合に比して少くとも５倍の加速効
果を生ずる。

△Ｅが０．５Ｖ以下のイオン種は、例えば、銅、ジルコ
ニウム、バナジウム、ヒ素、モリフテン、マンガン、ル
テニウム、鉄及びアンチモンがある。

周知の如く、酸化還元電位は酸性度、イオン種の濃度、
温度，錯形成剤等により変るが、同一溶液条件下に於て
△Ｅが０〜０．５■の範囲にある条件が満足されればよ
い。

例えば、バナジウム、銅、鉄、ルテニウム、ヒ素等が有
効である。

前記の如く，触媒を適当に組合せることによって相乗効
果を得ることも可能である。

相乗効果を発揮する組合せの代表例としては、バナジウ
ムークロム及びバナジウムー銅がある。

その他、鉄とＡグループのその他の金属、例えば、鉄一
銅、鉄一クロム、鉄一モリブデン等がある。

相乗効果はＡグループとＢグループの組合せからも可能
である。

好ましい組合せとしては、鉄（例，塩化第一鉄）一アロ
キサン，鉄（例、塩化第一鉄）一ハイドロキノン、鉄（
例、塩化第一鉄）−ｐ−ペンゾキノン等がある。

本発明において、前記触媒が存在する系に錯形成能力の
ある化合物を加えると，加速効果が一層大きくなるケー
スもある。

これは錯形成によってウランまたは／および触媒の酸化
還元電位が変化し、より両者の酸化還元電位が接近する
ためと推定される。

錯形成剤としては一般に孤立電子対を持つ窒素または硫
黄の一種以上を持つ有機化合物が効果が大きい。

アミン類、メルカグタン類がその例である。

また、ジカルボニル化合物、ニトロ化合物、フラン類等
の含酸素化合物でも効果が大きい。

アミン類を使った例として、第一鉄イオンとピリジン、
ピコリン等のピリジン塩基類やピペラジン等の環状アミ
ン類との組み合わせが効果が大きい。

本発明において加速効果の判定は次に述べる方法によっ
た。

ＭｅＫａｙの論文（Ｈ．Ａ．Ｃ．ＭｃＫａｙ，Ｎａｔｕ
ｒｅ，１４２，９９７（１９３８））によれば、同位体
で標譜した例えば で表示される什学平衡の同位体交換反応速度定数ｋは、
２３５Ｕと２３８Ｕとの同位体比の異るＵ（■）化合物
とＵ（■）化合物とを混合して反応を開始してから完全
に同位体交換平衡に達するまでのある時間ｔ（分）にお
ける交換率Ｆを求めることにより、次式で計算される。

ここで、［Ｕ（■）］、［Ｕ（■）］はそれぞれ混合溶
液中におけるＵ（■）化合物及びＵ（■）化合物のモル
濃度を表わす。

交換率Ｆは通常の反応と同じく、次式によって与えられ
る。

このＸｏ．Ｘｔ．Ｘωはそれぞれ反応開始時、時間ｔ分
経過後、及び同位体交換平衡達成後におけるＵ（■）化
合物及びＵ（■）化合物中の同位体モル分率を示す。

具体的には恒温槽内に設置した反応容器内に、同位体モ
ル分率既知の劣什ウランをＵ（■）として溶解した溶液
を用意し、これに天然ウランをＵ（■）として溶解した
溶液を手早く混合し、時間ｔ分経過後に冷塩酸を加えて
反応を停止させたのち、イオン交換樹脂を用いてＵ（■
）を分離精製し、得られたサンダルを質量分析計で分析
して同位体モル分率Ｘｔを得る。

平衡達成後の同位体モル分率Ｘ〜は初めに使用した劣化
ウラン及び天然ウランの量より計算によって求めること
ができる。

このようにして得られたＸｔ、ＸＯＯを用いてＭｃＫａ
ｙ式に従って触媒無添加時の反応速度定数ｋＯを計洲す
る。

同様に触媒を添加した溶液について速度定数ｋを測定し
、ｋｏと比較することによって添加効果を判定した。

ＭｃＫａｙ式より明らかな如く，四価ウランと六価ウラ
ンの濃度を一定に固定すれば，一定の交換率に達するま
での所要時間ｔはｋの値と逆比例関係にある。

従ってｋ犬、即ち加速効果のある系では所要時間ｔ（分
）は短縮される−例えばｋが２倍になれば同一反応率に
達するまでの時間は半分で済む。

これは同位体交換反応を用いたウランの化学的濃縮プロ
セスにおいて単位時間当りの生産量か２倍になることを
意味し、工業的利益は極めて犬である。

加速効果の測定例を表１に示した。

１．００２１〜１．００５６の範囲である。

又、実験により、触媒を添加しない場合には、同一の濃
縮率を達成するためには、触媒添加時に比してｋ／ｋ（
倍長い反応時間を必要とすることが確認された。

本発明の方法を実施するに際し、同位体交換反応工程及
び分離工程を別々に回分的に多段繰り返す方法（以下バ
ッチ法と略称する）及びこれらの両工程を連続的に繰り
返しで行う方法がある（以下，連続法と略称する）。

■．バッチ法 バッチ法の同位体交換反応は０．００１Ｍ〜２．０Ｍの
Ｕ（■）化合物、０．００１Ｍ〜２．０ＭのＵ（■）化
合物及び０．０１Ｍ〜３．０Ｍの触媒を含む０．００１
Ｍ〜６Ｍの酸性溶液中で進行する。

酸性溶液としては水溶液のみでなく、水と相溶するメタ
ノール、エタノール、エチレンクリコール、ジオキサン
、ギ酸、アセトン等の有機溶媒との混合溶媒系も使用で
きる。

酸としては０．００１Ｍ〜６Ｍの塩酸及び臭化水素酸、
０．００１Ｍ〜１．０Ｍの硫酸が代表的である。

酸濃度は低い方が同位体交換速度が大きいが、昇濡した
ときの四価ウラン化合物の加水分離の防止及び同位体交
換反応後のＵ（■）化合物とＵ（■）化合物の分離操作
［おける両者間の分配係数を大きくとる必要からは０．
１Ｍ〜６．０Ｍの塩酸及び臭化水素酸、０．０５Ｍ〜０
．５Ｍの硫酸が望ましい。

同位体交換反応は２０〜１５０℃の範囲で実施される。

反応温度が高いほど同位体交換か速く、それだけウラン
同位体分離を迅速に行うことができる。

しかし１５０℃以上においては、Ｕ（■）イオンや触媒
の安定性がわるく実用的ではない。

従って、５０〜１３０℃の温度範囲が望ましい。

まだ、圧力は特に同位体交換反応の速度に影響しない。

一般に溶液の蒸気圧が低い状態では常圧で実施され、沸
点の近くまたは沸点以上の温度では、溶液の沸とうを抑
えるのに充分々圧力をかけて実施される。

使用するに適したウラン化合物は、ウラン（■）及びウ
ラン（■）の塩化物、臭化物、硫酸塩、ギ酸塩、酢酸塩
及びそれらの混合塩等である。

反応液内に存在する主たるアニオンと同一のアニオン種
を有するＵ（■）及びＵ（■）を用いるのが望ましい，
例えば，塩酸溶液中ではＵ（■）及びＵ（■）の塩化物
を用いるのがよい。

バッチ法の実施にあたっては、溶液中において同位体交
換反応を行ったＵ（■）化合物とＵ（■）仕合物を効果
的に分離する方法の組合わせが必須である。

そのような分離法としては、各種の形態で実施される吸
着分離法や抽出分離法が有効である１吸着分離法では溶
液組成に応じて陽イオン交換樹脂または陰イオン交換樹
脂を使って溶液中のＵ（■）化合物またはＵ（■）化合
物のどちらか一方を選択的に吸着することによって両者
を分離する方法が有効である。

また，抽出分離法ではリン酸トリブチルのトルエン溶液
や｝リ（ｎ−オクチルアミン）のトルエン溶液などによ
ってＵ（■）化合物を有機相に移すことによってＵ（■
）化合物とＵ（■）化合物とを分離する方法が有効であ
る。

リン酸トリブチルやトリ（ｎ−オクチルアミン）を塗布
したシリカゲル等の多孔質ビーズを用いる抽出分離法の
応用例も有効方法である。

吸着分離法に用いられる陽イオン交換樹脂として例えば
、市販のスルホン酸型交換基を有する強酸性カチオン交
換樹脂があるが、分離操作を迅速に行うという観点より
はイオン交換速度が速い３０〜２００ミクロンの小粒径
樹脂あるいは多刊質樹脂の使用がより望ましい。

アニオン交熱樹脂ニオいても同様に市販の四級アンモニ
ウムイオンを交換基とする強塩基性陰イオン交換樹脂が
用いられるが、溶液組成によってはピリジン基等を交換
基とする三級アミン型の弱塩基性陰イオン交換樹脂も用
いられる。

陰イオン交換樹脂を使用する場合においても，分離操作
を迅速に行うという観点よりイオン交換速度が速い３０
〜２００ミクロンの小粒径樹脂あるいは多孔質樹脂の使
用が望ましい。

これらイオン交換樹脂を使用する場合は選択的に吸着す
るＵ（■）乃至Ｕ（■）イオンの総量を吸着するに充分
な量を用いねばならない。

抽出分離に用いられる溶量はＵ（■）化合物捷たはＵ（
■）化合物のどちらか一方を選択的に有機相に分配され
るものか適当であり、リン酸エステルまたは高級アミン
類の炭化水素溶媒溶液等が用いられ、リン酸トリブチル
のトルエン又はケロシン溶液、トリ（ｎ−オクチルアミ
ン）のトルエン溶液が代表例である。

抽出溶媒は、共存する水相より抽出せんとするＵ（■）
イオンの総量を充分抽出するに足るだけの量を用いねば
ならない。

上記の各種分離方法と先に述べた同位体交換反応を加速
する条件は全ての組合わせて実用可能なわけではない。

例えば、陽イオン交換樹脂を使用する場合、酸濃度が高
いとＵ（■）化合物が充分吸着されなくなる。

また、酸濃度によってはＵ（■）イオンとＵ（■）イオ
ンとの間の選択吸着性が小さくなり効果的分離が行われ
ない。

この意味から，実用可能な酸濃度は塩酸及び臭化水素酸
の場合０．１〜４．０Ｍであり、硫酸の場合０．０５〜
０．５Ｍである。

また、触媒に関しても多価の陽イオンを多量に添加した
とき、Ｕ（■）イオンの陽イオン交換樹脂に対する吸着
量が低下して有効な分離が実現できなくなる。

陰イオン交換樹脂を使った場合、酸濃度が低いとＵ（■
）イオン、Ｕ（■）イオンのどちらも吸着せず、酸濃度
が高過ぎると両イオンともが強く吸着して、どちらの場
合においてもＵ（■）化合物とＵ（■）化合物を分離す
ることができない。

適当な濃度範囲は塩酸及び臭化水素酸の場合２〜６Ｍで
あり、偕酸の場合０．０５〜０．５Ｍである。

以上、いずれの場合も、Ｃｔ−、Ｂｒ−、ＳＯ４−−、
イオンは例えばＮａＣｌ、ＬｉＣｌ等の塩で一部を代替
することが可能である。

陰イオン交換樹脂を使った場合にも先に述べた触媒の全
てが使えるわけでは々く、例えば，４Ｍ塩酸中における
モリブデンは陰イオン交換樹脂に強く吸着してＵ（■）
イオンの吸着を妨げるために不適当である。

リン酸トリブチル、トリ（ｎ−オクチルアミン）のトル
エン溶液等の抽出系の場合は、有機溶媒との混合溶液は
有機溶媒が抽出剤側に抽出されるので同位体交換反応溶
液として不適当である。

しかしながら上記のよう外特例を除いて、前述のＡグル
ープ及びＢグループの大部分は、分離工程を妨害するこ
となく、同位体交換反応の加速触媒として使用可能であ
る。

バッチ法を実施する場合，同位体交換反応が進行したの
ちのＵ（■）化合物とＵ（■）化合物の分離に陰イオン
交換樹脂を使用した場合を例にとって説明すると以下の
様である。

一定現度に保たれたＵ（Ｖｌ）化合物を含む酸性溶液中
に、還元剤及び触媒を含む同じ濃度の酸性溶液を加えて
Ｕ（■）の５／２当量をＵ（■）に還元するとともに同
位体交換反応を行わせる。

一定時間後，塩素イオン型の陰イオン交換樹脂を充填し
たカラムに通じてＵ（Ｍ）イオンを吸着させ、次いで４
Ｍ塩酸を注いで充填塔内に滞留するＵ（■）イオンを完
全に流出させる。

次にＩＭ塩酸を充填塔に通じてＵ（■）化合物を溶離回
収する。

このようにして得た溶離液中のＵ（■）化合物は一段の
同位体交換平衡に相当する分だけ２３５Ｕが濃縮してい
る。

とのＵ（■）化合物のＵ（■）化合物への還元、触媒存
在下での同位体交換反応及びＵ（■）什合物とＵ（■）
化合物の分離という一連の操作を例えば８回繰り返しだ
のち、Ｕ（■）化合物の単離精製して質量分析計により
同位体比を測定し、２３５Ｕの濃縮の程度を知ることが
できる。

強酸性陽イオン交換樹脂を用いる場合には、触媒存在下
における所定時間の同位体交換反応後、Ｈ＋型樹脂を充
填したカラムに反応液を通じてＵ（■）イオン及びＵ（
Ｍ＞イオンを吸着させ、次で、同位体交換反応溶液に対
応して例えば塩酸または臭化水素酸の場合は２〜６Ｍの
溶液を通じて、カラム中のＵ（■）イオン及びＵ（Ｍ）
イオンをＵ（■）イオン吸着帯の先端がカラ人出口に達
するまで移動させ流出したＵ（■）化合物を含む溶離液
を回収する。

陰イオン交換樹脂を使用した場合と同様に反応、分離の
一連の操作を繰り返すことによって、２３５Ｕに富む濃
度ウランを取得することができる。

リン酸トリブチルまたはトリ（ｎ−オクチルアミン）の
トルエン溶液を用いるときは、４〜６Ｍ塩酸溶液中で同
位体交換反応を行ったのち：上記抽出剤を添加して、Ｕ
（Ｗ）化合物を有機溶媒相に抽出して分離する。

次いでＩＭ塩酸溶液で逆抽出してＵ（■）化合物を水相
中にもどし、塩酸濃度を調整したのち、触媒と還元剤を
含む塩酸溶液を加えて、Ｕ（■）化合物の／２をＵ（■
）化３物に還元して同位体交換反応を行わせる一連の操
作を繰り返す。

本発明を実施する際に用いられる還元剤はＵ（■）化合
物をＵ（■）化合物に還元する能力を持ったものが適当
であり、三価チタンイオン、二価クロムイオン、二価バ
ナジウムイオン等が使用される。

■．連続法 本発明はまた同位体交換反応とＵ（■）化合物とＵ（■
）化合物の分離を連続して繰り返し行う方法によっても
実施される。

即ち、還元剤を吸着し７ている陽イオン交換樹脂を充填
したカラムに所定濃度のＵ（■）仕合物及び触媒を含む
酸性溶液を供給し、ウラン帯埴とこれに離接した還元剤
帯域との間に界面を形成し、界面における還元を行いつ
Ｘ同位体を分離する。

この間、ウラン帯域ではＵ（■）化合物とＵ（■）化合
物との間に同位体交換反応が進行し、連続して陽イオン
交換樹脂によってＵ（■）イオンを吸着し、Ｕ（■）イ
オンは液相中に残す形でＵ（■）化合物とＵ（■）化合
物との分離が進む。

本発明を連続法で実施する場合の好ましい実施態様によ
れば、前記ウラン帯域に更に所定濃度の酸化剤及び触媒
を含む酸性溶液を供給して、ウラン吸着帯と酸化剤吸着
帯の間に界面を形成し、該界面でＵ（■）をＵ（■）に
酸化させながら溶離させる。

連続法がこの態様で実施される場合，ウラン吸矯帯と酸
化剤吸着帯の界面において、吸着しているＵ（■）イオ
ンが酸化剤と接し、Ｕ（■）イオンに酸化されるときに
Ｕ（■）イオンとＵ（■）イオンとの接触が起き一段の
同位体交換平衡が達成される。

またウラン吸着帯と還元剤吸着帯との界面において、液
相中のＵ（■）イオンが還元剤と接し、Ｕ（■）イオン
に還元され、陽イオン交換樹脂に吸着される。

このとき、微小体積に着目すれば、樹脂に吸着されたウ
ランに比べて溶液中のウランは一段分だけ２３５Ｕが濃
縮される。

従って、上記の酸化還元を繰り返しながらウラン吸着帯
が移動する間に同位体交換平衡及びＵ（■）イオンとＵ
（■）イオンの分離が繰り返し行われ、ウラン吸着帯中
の酸化界面の近くでは２３８Ｕが、還元界面の近くでは
２３５Ｕが濃縮され、同位体分離が達成される。

このように同位体交換反応及びＵ（■）化合物とＵ（■
）化合物の分離が連続して行われる場合，単位時間に繰
り返される同位体交換平衡の回数をバッチ法に比べて飛
躍的に増大することができる。

この面からは連続法は経済的にウラン同位体を分離する
方法としては格段に有利であるっしかしながらバッチ法
と比べたとき、同位体交換反応が行われる溶液組成その
ま＼でＵ（■）化合物とＵ（■）化合物の分離が行われ
るために、特に分離に関する必要性から新たな制限が加
わってくる。

その第一が強酸性陽イオン交換樹脂に対するＵ（■）イ
オンとＵ（■）イオンの選択吸着性であつて、Ｕ（■）
イオンが樹脂に選択的に吸着する如き、溶液組成を選ば
ねばならない。

Ｕ（■）イオンに比べてＵ（■）イオンが選択的に吸着
されることはウラン吸着帯と酸化剤または還元剤帯域と
の界面が定常的に移動しウラン同位体が効率良く分離さ
れるために必須である。

Ｕ（■）イオンとＵ（■）イオンの強酸性陽イオン交換
樹脂に対する選択性に関しては樹脂の特性もさることな
がら、溶液組成の影響が大きい。

酸の種類及び濃度の影響が最も顕著で、酸濃度は、０．
００１Ｍ〜４ＭＫ制限される。

酸の種類を変えたとき、例えば塩酸及び臭化水素酸では
０．０１Ｍ〜２Ｍの範囲が、硫酸では０．００５Ｍ〜０
．５Ｍの範囲が望ましい。

一般には吸着分離しようとするＵ（■）イオンのカチオ
ン交換樹脂に対する吸着量が湿潤重脂１ｍｌあたり０．
０５ｍ−ｍｏｌｅ以上で、且つＵ（■）イオンのＵ（■
）イオンに対する選択係数が少くとも２以上、好ましく
は５以上である条件を選ばねばならない。

上記選択係数Ｋは次式で定義される。錯形成剤が共存し
ているときはＵ（■）イオンまたは／およびＵ（■）イ
オンとの錯形成の仕方で選択性が変化するが、選択性を
規定する一般的法則はない。

しかし上記酸濃度の範囲で錯形成剤濃度、酸濃度の調節
などにより個別的に適当な条件を選ぶことができる。

また、水と相溶するメタノール、エタノール、エチレン
グリコール、ジオキサン、ギ酸、アセトン等の有機溶媒
と水との混合溶媒系も使用できる。

適当な混合割合によって単位量の樹脂に対するウラン吸
着量が増し、且つＵ（■）イオンの選択吸着性も増大す
る。

更に連続法を用いる場合には、使用する還元剤，酸化剤
にも制約が加わりＵ（■）の吸着量、及びＵ（■）に対
する選択吸着性を低下せしめないことが大切である。

このような還元剤としては前記三価チタンイオン，二価
クロムイオン、二価バナジウムイオンのいずれもが使用
可能であるが実用的には三価テタンイオンが望ましい。

一方好適な酸化剤としては二価の銅イオン及び三価の鉄
イオンが挙げられる。

更に連続法の場合には同位体交換反応の加速触媒につい
ても同様な匍釣条件が適用される。

本発明の主たる目的は極めて広汎な加速触媒の選択範囲
を与えることによって、Ｕ（Ｍ）イオンとＵ（■）イオ
ンの特定の分離手段に最も適した触媒を見つけ出すこと
にある。

カチオン樹脂を用いた連続分離法を採用する場合、前記
の如き１）Ｕ（■）の吸着量を低下させず２）Ｕ（■）
の選択吸着性を下げない加速触媒を選択することが大切
である。

このような触媒としては酸として塩酸及び臭化水素酸を
用いたとき、第一銅化合物、三価バナジン化合物、亜ヒ
酸、三価ビスマス化合物、三価クロム化合物、六価モリ
ブデン化合物、二価マンガン化合物、第一鉄化合物、第
一水銀化合物が用いられ、酸として硫酸を用いたときは
三価乃至四価バナジン化合物、六価モリブデン化合物、
二価マンガン化合物、亜ヒ酸、三価クロム化合物、第一
鉄化合物が用いられる。

特に好ましい化合物としては塩酸酸性溶液中では塩化第
一銅、三塩化バナジン・亜ヒ酸、三塩化ビスマス、三塩
化クロム、モリブテン酸アンモニウム、塩化第一マンガ
ン、塩化第一鉄、塩化第一水銀が、臭化水素酸中では臭
化第一銅、三臭化バナジン、亜ヒ酸、三臭化ヒスマス、
三臭化クロム、モリブデン酸アンモニウム、臭化第一マ
ンガン、臭化第一鉄が、硫酸酸性溶液中ではスルファト
バナジン酸アンモニウム、硫酸バナジル、モリブデン酸
アンモニウム、硫酸第一マンガン、亜ヒ酸、硫酸第二ク
ロム、硫酸第一鉄が用いられる。

但し、三価ビスマス化合物は０．１〜０．２Ｎ塩酸中で
は沈でんを生ずるため、０．５Ｎ以上の塩酸中で用いな
ければならない。

要約すると、連続法に於では同位交換反応工程及び分離
工程において １）反応液中およびイオン交換樹脂中で不溶性の沈澱を
生せず、 ２）イオン交換樹脂に対するＵ（■）イオン吸着量が湿
潤樹脂１ｍｌあたり０−０５ｍ−ｍｏｌｅ以上であり、
且つ ３）樹脂に吸着するＵ（■）イオンのＵ（■）イオンに
対する選択係数が２以上、好ましくは５以上であるよう
な条件を与える ウラン濃度、酸性度、加速触媒の種類及び濃度を選択す
ることにある。

かかる選択の一般的法則はないが、使用する樹脂と反応
溶液を平衡しウランイオンの吸着量を測定することによ
って容易に判定することができる。

連続法で使用されるウラン化合物及び温度、圧力条件は
先にバッチ法で説明したと同一のものを用いることがで
きる。

陽イオン交換樹脂としてはスルホン酸基を持った強酸性
の陽イオン交換樹脂が用いられ、市販のものも使用可能
ではあるが、加速された同位体交換反応の効果を生かす
ためにはイオン交換速度が速いことが望ましく、３０〜
２００ミクロン、好ましくは５０〜１２０ミクロンの小
粒径の樹脂、か高度に多孔質な樹脂または多孔質且つ小
粒径樹脂の使用が望ましい。

以下、実施例により更に詳しく本発明を説明するが、こ
れらは本発明を限定するものではない。

実施例１ ジャケット、攪拌機及び底部抜き出しノズルつきの２５
ｌのガラス製容器を用意し、ジャケットに７０℃の温水
を循環させて加温しておく。

塩化ウラニル０．２Ｍ及び臭化水素酸ＩＭに触媒として
臭化第一銅０．０５Ｍ（ΔＥ＝Ｏ−１２）を加えた溶液
（Ａ）を２０ｌ調製し、上記の容器中に入れ７０℃に加
温する。

この溶液に、攪拌しながら臭化第二チタ７２Ｍ及び臭化
水素酸ＩＭの溶液２ｌを加えてウラニルイオンのり今量
をウラナスイオンに還元するとともに同位体交換反応を
行わせる。

２分後、同位体交換反応を停止するために全溶液を２０
Ｋｇの氷塊上に注ぎ、次でＨ型の陽イオン交換樹脂（Ｄ
ｏｗｅｘ ５０ＷＸ４）４．６ｌを充填したカラムにこ
の混合液を通液し、ウラナスイオン及びウラニルイオン
を吸着する。

次で、４Ｍ臭化水素酸をウラナスイオンの緑色がカラム
出口に達するまで通液して、流出した約５ｌの臭化ウラ
ニル溶液を集める。

この臭化ウラニル溶液５ｌと純水１５Ｊを２５ｌ容器中
に入れて７０℃に加温する。

この溶液は臭化ウラニルについて０．１Ｍ，臭化水素酸
についてＩＭに相当する。

攪拌しながら臭化第二チタン２Ｍ及び臭化水素酸ＩＭの
溶液１ｌを加えてウラニルイオンの１／２量をウラナス
イオンに還元するとともに同位体交換反応を行わせる。

４分後、全反応液を２０Ｋ７の氷塊上に注いで冷却する
。

Ｈ型のカチオン交換樹脂（Ｄｏｗｅｘ５０ＷＸ４）２．
５１を充填したカラムにこの溶液を通液し、ウラナスイ
オン及びウラニルイオンを吸着する。

以下同様の方法によって、表２の条件で合計８回の同位
体交換及び分離操作を行う。

８回目の操作終了後、臭化ウラニルを分離、精製して質
量分析計にて同位体比を測定したところ、２３５Ｕの同
位体モル比は０．００７２８２であり、天然ウランに対
して２３５Ｕが１．００４２倍濃縮されていた。

触媒を加えないで、同じ操作を繰り返したとき同一の濃
縮率を得るためには各段階の反応時間が＝２２倍必要で
あった。

実施例２ 塩化ウラニル０．２Ｍ、臭化水素酸ＩＭ及び触媒として
アロキサン０．１Ｍ（ΔＥ＝０．１４）、ジオキサン３
０チを加えた溶液（Ａ）を２０ｌ調製し、実施例１と同
一の容器中に入れて７０℃に加温する。

これに、攪拌しながら、臭化第二チタン２Ｍ、ジオキサ
７３０係及び硫酸０．０２５Ｍの溶液２ｌを加えてウラ
ニルイオンの１／２量をウラナスイオンに還元するとと
もに同位体交換反応を行わせる。

１．２分後、反応液を実施例１と同一操作によって冷却
し、陽イオン交換樹脂カラムを使って臭化ウラナスから
臭化ウラニルを分離する。

流出した約５ｌの臭化ウラニル溶液に純水９ｌジオキサ
ン６ｌ、アロキサン２８４７を２５Ｊ反応器中に入れて
７０℃に加温する。

この溶液は臭化ウラニルについて０．１Ｍ，アロキサン
について０．１Ｍ臭化水素酸についてＩＭ，ジオキサン
３０係になる。

攪拌しながら臭化第二チタン２Ｍ、ジオキサン３０チ及
び臭化水素酸ＩＭの溶液１ｌを加えてウラニルイオンの
１／２をウラナスイオンに還元するとともに同位体交換
反応を行わせる。

２．４分後、一回目と同一操作で臭化ウラナスから臭化
ウラニルを分離する。

以下、同様の方法によって、表３に示した条件で合計８
回の同位体交換及び分離操作を行う。

８回目の操作終了後、臭化ウラニルを分離、精製して質
量分析計にて同位体比を測定したところ２３５Ｕの同位
体モル比は０．００７２８０であり、天然ウランに対し
て２３５Ｕが１−００３９倍濃縮されていた。

触媒のアロキサン及びジオキサンを加えないで同一操作
を繰り返したところ、同じ濃縮率を得るだめには３６倍
の反応時間が必要であった。

実施例３ 塩化ウラニル０．２Ｍ、塩酸４Ｍに加速触媒として塩化
第一鉄０．７３Ｍを加えた溶液（Ａ）を２０ｌ調整し、
実施例１と同一の容器中に入れて７０℃に加温する。

攪拌下に、この溶液に塩化第二チタン２Ｍ及び塩酸４Ｍ
の溶液２．Ｏｌを加えてウラニルイオンの１／２量をウ
ラナスイオンに還元するとともに同位体交換反応を行わ
せる。

１．０分後、同位体交換反応を停止するために氷冷した
４Ｍ塩酸１０ｌを加え、次でＣｌ型のア二オン交換樹脂
（Ｄｏｗｅｘ ＩＸ４）１．８ｌを充填したカラムに上
記反応液を通じてウラニルイオンを吸着する。

４Ｍ塩酸５ｌで洗って、ウラナスイオンを除いたのちＩ
Ｍ塩酸１０ｌを通じてウラニルイオンを溶離する。

流出した塩化ウラニル溶液を再び実施例１と同一の容器
中に入れて７０℃に加温する。

攪拌しながら塩化第二チタン０−５Ｍ．塩化第一鉄２．
５６Ｍ及び塩酸９．５Ｍの溶液４ｌを加えて、ウラニル
イオンの１／２をウラナスイオンに還元するとともに同
位体交換反応を行なわせる。

１．４分後、氷冷した４Ｍ塩酸１０ｌを加え、次でＣｌ
型のアニオン交換樹脂（Ｄｏｗｅｘ ＩＸ４）１．Ｏｌ
を充填したカラムに上記反応液を通液する。

以下、同様の方法によって、表４の条件で合計８回の同
位体交換及び分離操作を行う。

８回目の操作終了後、塩化ウラ＝ルを分離、精製して質
量分析計にて同位体比を測定したところウラン２３５の
同位体モル比は０．００７２８５であり、天然ウランに
対して２３５Ｕが１．００４６倍濃縮されていた。

加速触媒である塩化第一鉄を加えないで同じ操作を繰り
返したとき、同一の濃縮率を得るためには、７５０倍の
反応時間が必要であった。

実施例４ ジャケット、攪拌機及び底部抜き出しノズルつきの２５
Ｊのガラス製容器を用意し、ジャケットに５５℃の温水
を循環させて加温しておく。

塩化ウラニル０．０５Ｍ塩酸４Ｍ、及び触媒として塩化
第一鉄１．０Ｍ（ΔＥ＝０．４４）、エタノール４０％
を加えた溶液（Ａ）を２０ｌ調整し、上記の溶器中に入
れて５５℃に加温する。

攪拌下に、この溶液に塩化第二チタンＩＭ及び塩酸４Ｍ
の溶液１．Ｏｌを加えてウラニルイオンの１／２をウラ
ナスイオンに還元するとともに同位体交換反応を行わせ
る。

０．６分後、同位体交換反応を停止するために氷冷した
４Ｍ塩酸１０ｌを加え、次でＣｌ型のアニオン交換樹脂
（Ｄｏｗｅｘ ＩＸ４）０．５／を充填したカラムに上
記反応液を通じてウシニルイオンを吸着する。

ウラナスイオンを完全に除くために４Ｍ塩酸１ｌで洗っ
たのち、ＩＭ塩酸５ｌを通じてウラニルイオンを溶離す
る。

流出した塩化ウラニル溶液を再び上記２５ｌ容器中に入
れて５５℃に加温する。

これにエタノール８ｌを加えて５５℃に加温する。

一方、塩化第二チタ７０．０７Ｍ塩化第一鉄２．８６Ｍ
及び塩酸１１．４Ｍの溶液（Ｂ）を調整し、５５℃に加
温したのち、上記２５Ｊ容器中に加えてウラニルイオン
の１／２今をウラナスイオンに還元するとともに同位体
交換反応を行わせる。

１．２分攪拌後、氷冷した４Ｍ塩酸１０ｌを加え、次で
ＣＺ型のアニオン交換樹脂（Ｄｏｗｅｘ ＩＸ４）２５
０ｍｌを充填したカラムに上記反応液を通じて一回目と
同様な操作を繰り返す。

以下、同様の方法によって表５の条件で合計８回の同位
体交換及び分離操作を行う。

８回目の操作終了後の塩化ウラニル中の２３５Ｕの同位
体モル比は０．００７２８９であり、天然ウランに対し
て２３５Ｕが１．００５１倍濃縮されていた。

塩化第一鉄及びエタノールを加えないで同じ操作を繰り
返したとき、同一の濃縮率を得るためには８００倍の反
応時間が必要であった。

実施例５ ジャケット、攪拌機及び底部抜き出しノズルつきの５０
Ｊのガラス製容器を用意し、ジャケットに７０℃の温水
を循環させて加温しておく。

塩化第二チタン０．２Ｍ、塩酸６Ｍ及び加速触媒として
塩化第一銅０．２Ｍ（ΔＥ＝０．１３）を加えた溶液（
Ａ）を２０Ｊ調製し、７０℃に加温しておく。

一方、２３５Ｕの同位体モル比０．００７２５２の天然
ウランから得た塩化ウラニル０．２Ｍ及び塩酸６Ｍの溶
液（Ｂ）を１０１調製し、上記の反応器に入れ、７０℃
に加温する。

溶液（Ａ）ＩＯｌを反応器に添加し、攪拌する。

４．３分後、６０％のリン酸トリブチルを含むトルエン
溶液５ｌを反応器に入れ、激しく攪拌して塩化ウラニル
をトルエン層に抽出する。

５分後、攪拌を停止し、両相が分離したら底部ノズルよ
り水層を排出する。

１Ｍ塩酸２．５ｌを反応器中のトルエン溶液に加えて、
激しく攪拌し、塩化ウラニルを水層に逆抽出する。

５分後、攪拌を止めて、二層が分離したらそれぞれの相
を分け取る。

水層を再び反応器中に入れ、濃塩酸２．５１を加える。

さらに溶液（Ａ）５ｌを添加する。

二回目以降の操作は同様の方法によって表６に示した条
件で、合計８回の同位体交換及び分離操作を行った。

８回目の操作終了後、トルエン層中の塩化ウラニルを常
法により取り出し、分離、精製して質量分析計にて同位
体比を測定したところ、２３５Ｕの同位体モル比は０．
００７２７１であり、天然ウランに対して２３５Ｕが１
．００２６倍濃縮されていた。

加速触媒の塩化第一銅を加えないで同じ操作を繰り返し
たとき、同一の濃縮率を得るためには１４０倍の反応時
間が必要であった。

実施例６ 実施例５の６０％ＴＢＰのトルエン溶液のかわりに２０
係トリオクチルアミン（以下、ＴＯＡと略称する。

）のトルエン溶液を使って、実施例５と全く同様に操作
した結果、２３５Ｕの同位体モル比は０．００７２７２
となり、天然ウランに対して２３５Ｕが１．００２８倍
濃縮された。

加速触媒の塩化第一銅を加えないで同じ操作を繰り返し
たとき、同一の濃縮率を得るためには１４０倍の反応時
間が必要であった。

実施例７ 内径１ｃｍ．長さ１ｍの底部にフィルターのついたジャ
ケット付カラムを用意する。

ジャケットに７０℃の温水を通じて、カラムを加温して
おく。

これにＨ型の陽イオン交換樹脂（Ｄｏｗｅｘ ５０Ｗ×
８，２００〜４００メッシュ）を高さ８０Ｃｍまで充填
する。

一方、次の溶液（Ａ），（Ｂ）及び（Ｃ）を用意する。

（Ａ）塩化ウラニル ０．０５Ｍ（ウラン
２３５の同位体モル比 ０．００７２５２）塩化第一鉄
０．５Ｍ （ΔＥ＝０．２２３） アロキサン ０．１Ｍ （ΔＦ＝０．０７） 塩酸 ０．５Ｍ の水溶液 （６）
塩化第二チタン ０．１Ｍ塩酸 ０
．５Ｍ の水溶液 （Ｃ）塩化第二鉄 ０．ＩＭ塩化第一鉄
０．５Ｍ アロキサン ０．１Ｍ 塩酸 ０．５Ｍ の水溶液 上記力ラムに溶液（Ｂ）１ｌを通じて、陽イオン交換樹
脂を紫色の第二チタンイオン型にする。

シ次に溶液（Ａ）５００ｍｌを１時間当り１００ｍｌの
速度でカラムに供給する。

ウラニルイオンは界面で第二チタンイオンにより還元さ
れた緑色のウラナスイオンとなって陽イオン交換樹脂に
吸着する。

界面の移動速度は１時間当り９．６ｃｍである。

５００ｍｌを通じると緑色のウラナスイオンの帯域は４
８ｃｍになる。

次に、溶液（Ｃ）を１時間当り５０ｍｌの速度でカラム
に供給する。

界面で緑色のウラナスイオンは第二鉄イオンによって酸
化されて黄色のウラニ、ルイオンになり、陽イオン交換
樹脂から溶離する。

こちらの界面の移動速度は１時間当り４ｃｍである。

前端界面付近を分取して、最先端の部分のウランを分離
して、質量分析計により測定したところ２３５Ｕの同位
体モル比は０．００７４３３であつた。

従って、濃縮比は１．０２５に相当する。加速触媒の塩
化第一鉄およびアロキサンを加えないで同じ操作を作っ
たところ、前端界面の移動速度は３ｃｍ／日であり、操
作時間を３５倍に延長しても触媒添加時の濃縮比の１／
３程度の濃縮比しか得られなかった 実施例８ 内径ＩＣｍ、長さ１ｍの底部にフィルターのついたジャ
ケット付力ラムを用意する。

ジャケットに７０℃の温水を通じて、カラムを加温して
おく。

これにＨ型の陽イオン交換樹脂（Ｄｏｗｅｘ ５０Ｗ８
、２００〜４００メッシュ）を高さ８０ｃｍまで充填す
る。

一方、次の溶液（Ａ）及び（Ｂ）を用意する。

（ホ）塩化ウラニル ０．０５Ｍ （天然ウラン、ウラン２３５の同位体モを比０．００７
２５２） 塩化第一鉄 ０．５Ｍ（ΔＥ＝０．２２３）ア
ロキサン ０．１Ｍ（ΔＥ＝０．０７）塩酸
０．５Ｍ の水溶液 ［Ｂ）塩化第二チタン ０．１Ｍ 塩酸 ０．５Ｍ の水溶液 上記カラムに溶液（Ｂ）１ｌを通じて、陽イオン交換樹
脂を紫色の第二チタンイオン型にする。

次に溶液（Ａ）を１時間当１００ｍｌの速度でカラムに
供給する。

ウラニルイオンは界面で第二チタンイオンにより還元さ
れて緑色のウラナスイオンとなって陽イオン交換樹脂に
吸着する。

界面の移動速度は１時間当り９．６（ｍである。

カラム出口において前端界面付近の液を５ｍｌずつ分取
して最先端の部分のウランを分離精製して、質量分析計
により測定したところウラン２３５の同位体モル比は０
．００７３８３であった。

濃縮比は１．０１８に相当する。

実施例９ １０ｌの四ロフラスコに還流冷却器、温度計、滴下ロー
トをつけ、ポリアクリル酸ソーダ２ｆを溶解した水４８
００ｒを投入して攪拌し、これにスチレン２６２．５ｇ
、エチルビニルベンゼン７．５１、ジビニルベンゼン３
０グ、アゾビスイソブチロニトリル３ｇ、ステアリン酸
プチル２２５ｇを加えて油滴を形成せしめた。

８０℃で８時間重合し、重合完了後、フィルター付洗浄
槽に投入して、大過剰のメタノールと水で洗浄し、ひき
つづき７０℃で２４時間乾燥した。

乾燥樹脂１５０ｇを３ｌの反応器に入れ、２０００Ｆの
ジクロルエタンと５８０ｇのクロルスルホン酸で１０℃
，１時間スルホン化して樹脂を合成した。

この樹脂の交換容量はＨ型で４．９ミリ当量／グであっ
た。

この得られた樹脂を直径２０ｍｍ．長さ２ｍの底部にフ
ィルターのついたジャケット付力ラムに１．６ｍの高さ
まで充填し、塩酸と水にて充分洗浄を行う。

スポンジチタンを濃塩酸にて溶解して得られる三塩化チ
タン溶液と金属ウランを濃塩酸により溶解して得られる
ウラナス濃厚溶液にやや過剰の過酸化水素を加え、３０
分間煮沸して得られるウラニル濃厚溶液と、水、触媒、
を加え下記の如き溶液組成のウラン溶液、酸化剤溶液、
還元剤溶液を調整する。

ウラン溶液：Ｕｏ２２＋０．０５Ｍ、塩化第一鉄０．５
Ｍプロトン濃度１．０ Ｍの水溶液 還元剤溶液：Ｔｉ（■）０．０８Ｍ、プロトン濃度１．
０Ｍの水溶液 酸化剤溶液：Ｆｅ（■）０．１０Ｍ、塩化第一鉄０−５
Ｍ（ΔＥ＝０．２２３） プロトン濃度１．０Ｍの水 溶液 上記カラムを９０℃に保ち、先づ還元剤溶液をカラムに
供給し、陽イオン交換体をすべて還元剤にて置換する。

次にウラン溶液を供給し、還元剤と接触させつつウラニ
ルイオンをウラナスイオンに還元する。

ウラナスイオンは陽イオン交換体に吸着し徐々にウラン
吸着帯は大きくなり、３０ｃｍに達したらウラン溶液の
供給を停止する。

次いで酸化剤溶液をカラムに供給すると吸着していたウ
ラナスイオンは酸化剤にてウラニルイオンに酸化され溶
離液方向に流れてゆき、先端の還元界面に達すると再び
ウラナスイオンに還元されて吸着する。

酸化剤溶液を供給し続けるとウラン吸着帯は移動し続け
、ウラン吸着帯の先端界面がカラム底部に達する。

カラム出口より、ウラン溶液が流出してきたら、５ｍｌ
ずつ分割採取してサンプルとする。

そしてウラン吸着帯の後端界面がカラム底部より出終っ
て、酸化剤溶液が流出し始めたら酸化剤溶液の供給を停
止する。

この間、溶離液の流量は２４０ｃ．ｃ．／Ｈｒに設定し
、ウラン吸着帯の移動速度は２．３ｍ／日であった。

分割採取したサンプルの全ウラン濃度は、先ずその一部
を３係の過酸化水素水、２０チの炭酸ソーダ水溶液、２
０チの苛性ソーダ水溶液を加えて発色させ、３９０ｍμ
の波長で比色定量したとこへ全ウラン濃度は０．０５８
Ｍであった。

更にサンプルの一部を６５０ｍμにて比色定量したとこ
ろウラナス濃度は０．００９Ｍであった。

前後界面に最も近いフラクションを質量分析計にて同位
体比測定をしたところ、前端界面近傍で０．００６８０
４、後端界面近傍で０．００７７４９であり、天然同位
体モル比０．００７２５２に比し、各々０．９３８２倍
、１．０６８５倍であった。

温度９０℃、ウラナスイオン濃度及びウラニル濃度０．
０５Ｍ、塩化第一鉄０．５Ｍプロトン濃度１．０Ｍの条
件における同位体交換反応速度定数比ｋ／ｋｏは８０で
あった。

又ウラナス濃度０．０２５Ｍ，ウラニル濃度０．０２５
Ｍ，９０℃、且つ上記ウラン溶液と同一組成でのＵ（■
）のＵ（■）に対するカチオン樹脂への選択吸着力は６
．８倍であった。

実施例１０〜１４ 表７記載の如き溶液条件に設定して実施例９と全く同様
な操作を行った。

その時の流量、界面移動速度、同位体比の測定結果を表
８に示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 各段においＵ（■）化合物とＵ（■）化合物を溶液
   中で接触させることにより行われる同位体交換反応工程
   と同位体交換反応後反応混合液中Ｕ（■）化合物とＵ（
   ■）化合物を分離する分離工程とを含み、第２段目以降
   の各段の同位体交換応応に用いられるＵ（ロ）化合物及
   びＵ（■）化合物は前段より分離されるＵ（９）化合物
   の一部を還元することにより形成される、各段操作によ
   りウラン同位体を濃縮する方法に於て、各段の同位体交
   換反応溶液を酸性にし、同溶液中にウランとの酸化還元
   電位差八Ｅの絶体値が１ボルト以下の触媒を少くとも一
   種、０．５１△Ｅ１〜３モル／リットルの濃度で共存さ
   せることを特徴とするウラン同位体の多段分離方法。 ２ △Ｅの絶体値が０．５ボルト以下である特許請求の
   範囲１記載の方法。 ３ △Ｅが正である特許請求の範囲１又は２の方法。 ４ 触媒が、銅、インジウム、タリウム、ジルコニウム
   、スズ、バナジウム、ニオブ、ヒ素、ビスマス、クロム
   、モリフテン、マンガン、レニウム、ルテニウム、パラ
   ジウム、鉄、水銀及びアンチモンよりなる群から選ばれ
   た少くとも一種の金属のイオン種である特許請求の範囲
   １の方法。 ５ 触媒が、銅、バナジウム、ヒ素、モリブデン，マン
   ガン、ルテニウム、鉄及びアンチモンよりなる群から選
   ばれた少くとも一種の金属のイオン種である特許請求の
   範囲４の方法っ ６ 触媒が、キノン類、ハイドロキノン類、カテコール
   類、アロキサン類及びアロキサンテン類よりなる群から
   選ばれた少くとも一種の有機化合物である特許請求の範
   皿１の方法。 ７ 有機化合物がｐ−ペンゾキノン、β−ナフトキノン
   、ハイドロキノン、カテコール、アワキサン及びアロキ
   サンチンよりなる群より選ばれた少くとも一種である特
   許請求の範囲６の方法。 ８ 触媒が鉄を必須成分として含む特許請求の範囲１の
   方法っ ９ 触媒が、鉄一銅、鉄−クロム、鉄−モリブテン、鉄
   −アロキサン、鉄一ハイドロキノン及び鉄−ｐ−ペンゾ
   キノンより選ばれた組合せである特許請求の範囲８の方
   法。 １０ 触媒がバナジウムークロム又はバナジウムー銅で
   ある特許請求の範囲４の方法。 １１ 錯形成剤の存在下に同位体交換反応を行う特許請
   求の範囲１の方法。 １２ 錯形成剤が弧立電子対を有する少くとも一つの窒
   素又はイオウを含む有機化合物である特許請求の範囲１
   １の方法。 １３ 錯形成剤がジガルボニル化合物、ニトロ化合物及
   びフランよりなる群より選ばれた特許請求の範囲１２の
   方法。 １４ 錯形成剤がアミンである特許請求の範囲１２の方
   法。 １５ 触媒及び錯形成剤が鉄一ピリジン又は鉄−ピペラ
   ジンである特許請求の範囲１４の方法。 １６ 分離操作がイオン交換体を用いて行われる特許請
   求の範囲１の方法。 １７ 陽イオン交換体の存在する系内に還元剤溶液を供
   給し、次いでＵ（２）化合物及び触媒を含有する酸性溶
   液を供給することにより還元剤帯域及びウラン帯域の間
   に界面を形成し、該界面において還元を行いつつ該界面
   を移動することによりＵ（ロ）化合物とＵ■化合物間の
   同位体交換反応及び両者の分離を連続的に行う特許請求
   の範囲１の方法。 １８ 陽イオン交換樹脂１７に吸着するＵ（■）化合物
   が０．０５ミリモル以上であり且つＵ（■）のＵ（■）
   に対する選択係数が２以上である特許請求の範囲１７の
   方法。 １９ ウラン溶液供給後に更に酸化剤溶液を供給して、
   ウラン帯域と酸化剤帯域の間に界面を形成し該界面にお
   いて酸化を行いつつ該界面を移動させる特許請求の範囲
   １７の方法。 加酸化剤溶液中に触媒を存在させて供給する特許請求の
   範囲１９の方法。 ２１ 酸化剤が第二鉄化合物である特許請求の範囲１９
   の方法。 ２２ 還元剤が三価チタン化合物である特許請求の範囲
   １７又は１９の方法。 ２３ 酸化剤及び還元剤の組合せが第二鉄化合物及び三
   価チタン化合物である特許請求の範囲１９の方法。