JPS593211B2 - ウラン同位体の安定した分離方法 - Google Patents

ウラン同位体の安定した分離方法

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JPS593211B2
JPS593211B2 JP50129187A JP12918775A JPS593211B2 JP S593211 B2 JPS593211 B2 JP S593211B2 JP 50129187 A JP50129187 A JP 50129187A JP 12918775 A JP12918775 A JP 12918775A JP S593211 B2 JPS593211 B2 JP S593211B2
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孝次 稲田
一志 越智
富男 坂本
哲也 三宅
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はウラン同位体の安定した分離方法に関する。
従来陰イオン交換体を用いるウラン同位体分離方法とし
てはウラニルイオンを含むウラン吸着帯に還元剤を供給
して両者の界面でウラニルイオンをウラナスイオンに還
元しながら界面を移動して235Uを濃縮する方法、又
はウラニルイオンを含むウラン吸着帯に還元剤を供給し
てウラナスイオンに還元し、還元されたウラナスイオン
を流動時に酸化剤で酸化してウラニルイオンとして再び
吸着させつつウラン吸着帯を移動させることにより23
5Uを濃縮させる方法が提案されている(特公昭51−
22569号公報)。
上記方法を実施する場合、一段の分離系数が他の一般化
学物質と較べ極めて小さいので通常多数回分離操作を重
畳させることが必要である。
即ちイオン交換体上において長距離同位体混合物を移動
させ単位移動距離当りの分離効果を重畳させて・始めて
有用な濃度のウラン同位体分離物を得ることができる。
したがって、ウラン吸着帯が長時間に亘って安定に移動
し、且つウラン吸着帯と酸化剤及び/又は還元剤との界
面も鮮明に保たれつつ移動することが重要である。
通常の充填層では均一な充填剤を充填した場合でも液腺
速度の不均等による偏流は避は難いものであり、特に有
機のイオン交換体を使用する場合は元来使用する溶液に
より膨潤収縮現象があり初期に均一に充填しても偏流、
片流れ等を誘発しやすく分離効率が著るしく低下する場
合が多い。
更に、イオン交換体の交換基の大部分が周期的にウラン
型、酸化剤又は還元剤の型に置換する場合、その膨潤、
収縮の度合が極めて大きくなる。
したがってウランと酸化剤、ウランと還元剤が置換する
界面は常に膨潤又は収縮を伴い、空間的に固定しない充
填層の微少部分に位置することになり、塔断面方向に疎
密を生じて著るしく界面が乱されたり、塔断面に対し水
平な平面状の界面を得ることができない。
そのまま浴出口に移動して塔外に流出すれは本来界面の
最近値の最も同位体が多く濃縮している部分から次々に
流出すべきものが界面最近傍の部分とその他の部分が混
合して塔外に流出し、濃縮度の低下を引き起す。
本発明の目的は上記方法において、塔に充填された陰イ
オン交換体を前処理することにより、ウラン吸着帯を長
距離の間安定に移動して高い濃縮度を維持する方法を提
供することにある。
すなわち、本発明は陰イオン交換体樹脂を充填した系内
に (5)ウラン帯域とこれに隣接した還元剤帯域との間;
及び/又は (B) ウラン帯域とこれに隣接した酸化剤帯域との
間; に界面を形成し、(5)の界面における還元及び/又は
(B)の界面における酸化を行いつつ同位体を分離する
ウラン同位体分離方法において、分離操作に先立ち陰イ
オン交換樹脂層に(1)収縮操作、(2)非収縮操作、
(3)収縮操作を順次行うことを特徴とするウラン同位
体分離方法を提供するものである。
ここで収縮操作とは樹脂層を収縮させる操作、非収縮操
作とは樹脂層を収縮させないか収縮させてもその程度が
ごくわずかであるか又は膨潤させる操作をいう。
具体的には、塔に充填されたイオン交換体(基準:IN
塩酸平衡、充填圧3 kg/cIILG)の見かけ体積
収縮率を+5%以上とする操作を収縮操作、+2%以下
とする操作を非収縮操作という。
なお、本発明の一連の操作の前又は後に非収縮操作を行
っても何ら差支えない。
本発明の方法により、あらかじめ充填されたイオン交換
体を適当な方法によりイオン交換体を均一に又緊密に充
填する前処理を行うことによってウラン同位体分離を実
施中イオン交換体を空間的に固定することが可能となり
、又界面を塔断面方向に対し水平に保ちつつ分離を行う
ことが可能となった。
一般に膨潤あるいは収縮性を有する充填剤を均一に又緊
密に充填する為にはいわゆる最密充填状態を形成すれは
良いが、実際には粒径、粒形の不均一により実現は不可
能である。
現実的には粒子を収縮した状態にし、もはやそれ以上は
各粒子が動けぬ様にするのが最も良い。
しかしこれを実現するために、例えは各粒子が収縮した
状態で充填し且つイオン交換体を収縮せしめる処理をし
た場合、充填層は徐々に収縮してゆくが決して安定せず
、その後に酸化剤の型からウランの型へ変わる時に再び
大きく収縮し、界面が乱され効果が出ない。
本発明を具体的に実施するには、イオン交換体を収縮せ
しめる溶液(収縮性溶液)と収縮せしめないか又は膨潤
せしめる溶液(非収縮性溶液)を交互に通液する方法が
適当であり、安定な樹脂充填層を形成することが見出さ
れた。
本発明においては、(1)収縮性溶液、(2)非収縮性
溶液、(3)収縮性溶液を順次通液する工程が含まれる
ことが必要であって、かかる工程の前又は後に非収縮性
溶液を通液してもよい。
収縮性溶液を通液すると樹脂層長は減少し始めるがある
限度までくるとそれ以上は塔壁と粒子間の、又粒子間の
摩擦及び空間位置の関係から本来収縮すべき長さまで収
縮せずにいわゆる橋かけ状態になる。
この後に一度非収縮性溶液を通液してその橋かけをこわ
し、粒子を再配列すると更に前記収縮をくり返すことが
可能になり、極めて少ない操作回数によって本来収縮す
べき長さにまで収縮せしめることができる。
本発明に好適に用いられる収縮性溶液、非収縮性溶液は
以下の通りに定義される。
塔に充填されたイオン交換体の見かけ収縮率△V: Vo: 90℃においてIN 塩酸平衡、充填圧3
kg /cIILGの充填層見かけ体積、V: 90
℃において通液後の充填層見かけ体積 又断面積一定の塔に充填されたイオン交換体の見かけ収
縮率△L: Lo: 90℃におけるIN 塩酸平衡、充填圧3k
g /cyrt Gの時の充填層長L : 90℃にお
ける通液後の充填層長△■、△Lが正の場合は収縮率を
、負の場合は膨潤率を表わす。
△■又は△Lが+5%以上の溶液を収縮性溶液、△■又
は△Lが+2%以下の溶液を非収縮性溶液と称すること
にする。
収縮性溶液の△V、△Lは大きい程好ましく少ない操作
回数で所期の目的を達することができる。
一方非収縮性溶液△V、△Lは+2%乃至−20%が好
適である。
このような収縮性溶液及び非収縮性溶液に用いられるも
のとしては一般には特に制限はない。
しかし、イオン交換体に強固に吸着し、脱着せしめるこ
とが不可能なもの、あるいは何らかの理由で塔内に残留
し、ウラン同位体分離に悪影響を及ぼすものを避けねば
ならないのは勿論である。
又工業的に実施する場合を考えれは、ウラン同位体分離
に当って使用するウラン溶液、酸化剤溶液、還元剤溶液
等のプロセス液の溶液組成を変化させたり、プロセス液
に金属塩、有機溶媒、錯化剤等を添加する方法が好まし
い。
陰イオン交換体を収縮せしめるには、共存するイオン濃
度を高め且つ酸濃度を大きくする方法が採られ、又陰イ
オンの電荷数を上げ、酸化剤、ウラン、還元剤の吸着量
を増大する方法も合わせて採られる。
表1に具体的な溶液組成の一例とその収縮率△Lの測定
結果を示す。
収縮率の測定は以下に述べる方法によった。
90℃に保った内径20mmのジャケット付カラムを用
意し、IN塩酸水溶液に懸濁せしめた陰イオン交換樹脂
(実施例1で用いたものと同一)スラリー液を90℃に
予熱したのち上記カラムに投入し、カラム入口に3 k
g /cit Gの圧力窒素を通して上記樹脂を充填す
る。
この時の充填層長(Lo)をノギスにより測定する。
ついで所定の溶液をカラムに供給し、陰イオン交換体と
溶液が十分平衡に達したのちの樹脂充填層長(L)を測
定し、前述した式より△Lを算出した。
本発明において好ましく用いられる酸化剤としては、2
価の銅塩、3価の鉄塩、4価のセリウム塩、2価のマン
ガン塩、4価のバナジウム塩、6価のモリブデン塩、3
価のタリウム塩のうち少くとも一種を含む化合物がある
一方好ましい還元剤としては3価のバナジウム塩、5価
のモリブデン塩、3価のチタン塩、2価のスズ塩のうち
少くとも1種を含む化合物がある。
本発明に用いられる陰イオン交換体はU(Vl)陰イオ
ンを選択的に吸着し、U(IV)陰イオンを離脱しやす
い性質のものであれはすべて使用可能である。
このような陰イオン交換体の代表的なものとしては、ス
チレン−ジビニルベンゼン共重合物をクロロメチル化、
アミン化して得られる4級アンモニウム基を有する強塩
基性イオン交換樹脂、又は第−又は第三級アミンを導入
した弱塩基性陰イオン交換樹脂等がある。
本発明の陰イオン交換樹脂層の膨潤−収縮操作は、上記
の溶液を用いる方法に限定されるものではなく、その他
の物理的、化学的手段により実施することも可能である
本発明を実施することにより、 1、樹脂充填層の長さが固定され、分離中にカラム栓と
樹脂層上面に空隙部分が生じることが防止でき、−塔か
ら次の塔へ分離物を混合せずに移送することが可能であ
る、 2、ウラン吸着帯と酸化剤及び/又は還元剤との界面が
塔断面に対し水平に保たれる、 3、片流れがなくなり、濃縮度の低下を防ぐことが可能
である 等の効果がもたらされる。
以下、実施例により本発明を更に詳しく説明するが、本
発明はこれにより伺ら限定されるものではない。
実施例 1 内径20mm、長さ600龍のジャケット付クロマトカ
ラムに、スチレン−ジビニルベンゼン共重合物をクロロ
メチル化後トリメチルアミンで四級アンモニウム化した
陰イオン交換樹脂のCt型で、架橋度15%、粒径20
0〜400メツシユのものを90℃に予熱したIN塩酸
水溶液に浸し、圧力窒素にてカラムに充填する。
この時の充填層の高さは46.9cIrLであった。
金属ウランを濃塩酸にて溶解し、少量の残渣を洲過して
得られるU(IV)溶液及びスポンジチタンを濃塩酸に
て溶解すると得られる三塩化チタン溶液を用意し、更に
塩化第二鉄、塩化第一鉄、塩酸及び水から下記組成の各
種溶液を調整する。
非収縮性溶液(A): F e C1s O,4M HCZ 1.0
M収縮性溶液(B) Fect O,05M−FeC121,0M−HCl
2.OMウラン溶酸(C) U(IV)0.25M−FeC121,OM−HC,f
f4.0Mチタン溶液(D) TiC1,30,30M−FeC121,0M−HCl
2.0M上記カラムを90℃に保ち、先づA液をカラム
に供給し、カラム出口から流出する溶離液の鉄濃度を螢
光X線分析で測定してA液の組成とほぼ同一になるまで
十分陰イオン交換樹脂を溶液と平衡させる。
次に同様の操作をB液にて実施する。更に上記操作をA
、B、A、B液と次々と実姉し計5回交互に前処理を実
施する。
次にC液を供給して鉄吸着帯と接触させウラニルイオン
に酸化しつつウラン吸着帯を形成する。
この時ウラン吸着帯と鉄吸着帯の界面はカラム方向に対
しほぼ水平にあり肉眼観察による片流れ巾は2zmであ
った。
上記界面がカラム出口より流出し始めたら5mlずつフ
ラクションに分別採取しサンプルとする。
次にD液を供給してウラン吸着帯の後端においてウラニ
ルイオンをウラナスイオンに還元しつつ溶離してゆく。
ウラン吸着帯とチタン帯域との界面は鮮明であり、カラ
ム方向に水平で、片流れ巾は約3〜5mm程度であった
上記界面がカラム出口近くに達したら流出しているウラ
ン溶液を5wLlずつ分割採取する。
この間流速は370rn13/時であり、界面の移動速
度は12.5 m7日であった。
各フラクションのうち両界面に最も近いものを質量分析
計にて同位体比測定をしたところ、ウラン吸着帯と鉄吸
着帯との界面近傍及びウラン吸着帯とチタンとの界面近
傍においてそれぞれ0.007060.0.00744
1、であり天然同位体比0.007252に比し 0.
97351.026倍であった。
又この時の充填層の長さをノギスで各液平衡達成後測定
した結果を表2に示す。
A液の△L+1.5% B液の△L+5.7% 比較例 I A、B液による前処理を省いて全〈実施例1と同様の操
作を行ったところ、界面は凸凹が激しくなり片流れ巾は
ウラン吸着帯と酸化剤吸着帯の界面で60酊、ウラン吸
着帯と還元剤との界面で約20mmであった。
この時の両売面における同位体比はそれぞれ0.007
216.0.007345であった。
この時の充填層長の変化は表3の通りである。
比較例 2 実施例1におけるA液、B液の組成を下記の如くし、各
々3回ずつ交互に通液した以外は実施例1と全く同様に
実施した。
A液 F e C1s O,05Q HCL 1.5M
△L=0.8%B液 FeC730,6M、 HCL
1.OM△L= 1.2%C液を供給すると充填層は収
縮し始め界面は著るしく乱れ、濃縮度も低かった。
この時の充填層長の変化を表4に示す。
表 4 充填層長(CrrL) IN塩酸平衡後 50.5 A液 tt 50.1 13 tt 50
.IA〃49.8 13 tt 49
.7A tt 49.613
tt 49.7Crt
47、8 1) tt 47、7実施例
2 A液、B液の組成を下記の如くに変えて各々2回ずつ前
処理をし実施例1と同様に実施した。
この時の充填層長の変化を表5に示す。
ケース1) A液; F e Cts O,4M、HCt 1.OM
△L= 1.2%B液; FeC730,8M、 HC
t 8 M△L=13.2%ケース2) A液; T 1C1s 0−3Nl[、HCL 2M△
L= 1.6%B液;FeC730,2、FeC730
,5M、 HCt4M△L=5.3%

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 陰イオン交換体樹脂を充填した系内に(5)ウラン
    帯域とこれに隣接した還元剤帯域との間;及び/又は (B) ウラン帯域とこれに隣接した酸化剤帯域との
    間; に界面を形成し、囚の界面における還元及び/又は(B
    )の界面における酸化を行いつつ同位体を分離するウラ
    ン同位体分離方法において、分離操作に先立ち陰イオン
    交換樹脂層に(1)収縮操作、(2)非収縮操作、(3
    )収縮操作を順次行うことを特徴とするウラン同位体分
    離方法。
JP50129187A 1975-10-29 1975-10-29 ウラン同位体の安定した分離方法 Expired JPS593211B2 (ja)

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JPS5254896A JPS5254896A (en) 1977-05-04
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0712310U (ja) * 1993-07-30 1995-02-28 新明和工業株式会社 塵芥収集車

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0712310U (ja) * 1993-07-30 1995-02-28 新明和工業株式会社 塵芥収集車

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JPS5254896A (en) 1977-05-04

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