JPS60186795A - 電解電流を使用して有機再処理溶液から硝酸水溶液へプルトニウムを還元的に再抽出する方法 - Google Patents
電解電流を使用して有機再処理溶液から硝酸水溶液へプルトニウムを還元的に再抽出する方法Info
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
卒業」−の利用分野:
本発明は電解電流を使用して有機再処理溶液から硝酸水
溶液へプルトニウムを還元的に再抽出する方法に関する
。
溶液へプルトニウムを還元的に再抽出する方法に関する
。
従来の技術:
このような方法は使用済核燃料および(または)燃料親
物質を再処理するため核分裂生成物のウランとプルトニ
ウムの分離だ提案された(西独特許第1905519号
明細書谷照)。この場合核分裂生成物のウランは有機溶
液(C残り、有機溶液中に4価の形で存在した核分裂生
成物ブルー・ニウムは3価の状態へ還元され、溶解度の
ため水相へ移行した。稀薄な硝酸なaむこのような水相
中にb′1Pu(m )を再酸化しうる亜硝酸もつねに
存在しているので、再抽出水溶液にPu(m )の安定
化剤としてヒ1″ラジンを使用した。ヒ1さラジン寸た
は硝酸ヒ[パラジンばシルトニウム(I[l)より早く
亜硝酸と反応することによってPu、(m )の再酸化
を防ぐ。pu(m ) −HNo 2反応の反応速度は
酸濃度に依存する。反応はHNO0,8〜1モル/lの
常用酸濃度で自触媒作用(・ζより迅速IC進行する。
物質を再処理するため核分裂生成物のウランとプルトニ
ウムの分離だ提案された(西独特許第1905519号
明細書谷照)。この場合核分裂生成物のウランは有機溶
液(C残り、有機溶液中に4価の形で存在した核分裂生
成物ブルー・ニウムは3価の状態へ還元され、溶解度の
ため水相へ移行した。稀薄な硝酸なaむこのような水相
中にb′1Pu(m )を再酸化しうる亜硝酸もつねに
存在しているので、再抽出水溶液にPu(m )の安定
化剤としてヒ1″ラジンを使用した。ヒ1さラジン寸た
は硝酸ヒ[パラジンばシルトニウム(I[l)より早く
亜硝酸と反応することによってPu、(m )の再酸化
を防ぐ。pu(m ) −HNo 2反応の反応速度は
酸濃度に依存する。反応はHNO0,8〜1モル/lの
常用酸濃度で自触媒作用(・ζより迅速IC進行する。
一定の硝酸濃度以下で亜硝酸はもはや酸化性でなく還元
DI口CPtλ(IV)−Pu(Ill)系に作用する
こと’vt HNOつ/ HN02/ NOx /Pu
糸に関するポf ’、’y7)L−pHダイヤグラム(
Pourbaix−Dia、(7rammer 、M、
’、Pourbaix、At1as of IGloc
troXchemi、eal B:q1+1librj
8. 、PerfXa、mon Press 、]96
6釡If′、)から推論され、この認詭(C基き亜看肖
耐?−斗た;十酸化、チン素を]ψう亡斉11としてプ
゛、ルト;−げツノ、・−:、’) />−還冗一抽出
法(PUI化X/ル)′\導入して1″”C’ DI
)安定化剤の添加を避けることが研究さオ1.化げ)1
ど、ぞの際方法技術的困ifが生1゛た。)INO2/
pu系のレドックス性質は酸だけでなく濃度((も依
存する。−1″分に高い還元速度を達成」゛る7zめ一
面には高い亜硝酸塩濃度たとえば0.01〜0.1モル
/lをめなければならず、他面03モル/liでの低い
)(NO3濃度が保記されなければならない。さらに有
機相はHNO2を抽出するように作用する。最後にさら
に低い酸濃度ではpu(IV )の2リマー形成による
問題が生ずる。
DI口CPtλ(IV)−Pu(Ill)系に作用する
こと’vt HNOつ/ HN02/ NOx /Pu
糸に関するポf ’、’y7)L−pHダイヤグラム(
Pourbaix−Dia、(7rammer 、M、
’、Pourbaix、At1as of IGloc
troXchemi、eal B:q1+1librj
8. 、PerfXa、mon Press 、]96
6釡If′、)から推論され、この認詭(C基き亜看肖
耐?−斗た;十酸化、チン素を]ψう亡斉11としてプ
゛、ルト;−げツノ、・−:、’) />−還冗一抽出
法(PUI化X/ル)′\導入して1″”C’ DI
)安定化剤の添加を避けることが研究さオ1.化げ)1
ど、ぞの際方法技術的困ifが生1゛た。)INO2/
pu系のレドックス性質は酸だけでなく濃度((も依
存する。−1″分に高い還元速度を達成」゛る7zめ一
面には高い亜硝酸塩濃度たとえば0.01〜0.1モル
/lをめなければならず、他面03モル/liでの低い
)(NO3濃度が保記されなければならない。さらに有
機相はHNO2を抽出するように作用する。最後にさら
に低い酸濃度ではpu(IV )の2リマー形成による
問題が生ずる。
この方法技術的困棄1(のため、シルトニウムの電解還
元およびその有機相からPu(m )のための安定化剤
たとえばヒ1う、ジンろでalなけ11ばならf、rい
水相へのtJ抽出が好まれる。こθ)、1うな再抽出水
相はたとえばヒドラ7)ン約02モル/lな含むHNO
,約06モル/lの擢硝酸からなる。しかしこの再抽出
に続いてプルトニウム弯有水溶液を11)処理上f1i
i K供給しうて)ように安定化剤を再び分解しなけわ
ばなら1.(い。さら(・テ再抽出溶液の連続的製造の
ためヒドラジンを貯’ai2 Lなければならず、これ
はとり(・こ核技術的作業の場合安全上の問題が生ずる
。
元およびその有機相からPu(m )のための安定化剤
たとえばヒ1う、ジンろでalなけ11ばならf、rい
水相へのtJ抽出が好まれる。こθ)、1うな再抽出水
相はたとえばヒドラ7)ン約02モル/lな含むHNO
,約06モル/lの擢硝酸からなる。しかしこの再抽出
に続いてプルトニウム弯有水溶液を11)処理上f1i
i K供給しうて)ように安定化剤を再び分解しなけわ
ばなら1.(い。さら(・テ再抽出溶液の連続的製造の
ためヒドラジンを貯’ai2 Lなければならず、これ
はとり(・こ核技術的作業の場合安全上の問題が生ずる
。
発明が解決しようとする問題点:
本発明の目的は有機再処理溶液からシルトニウムを水相
へ還元的に再抽出する方法を簡単にし、かつ改善するこ
とである。このブプ法は、電力r的プルトニウム還元の
前に抽出系へPu([1)安定化剤たとえばヒドラジン
″1.たは硝酸ヒドラジンの現在まで必要であった添加
を不用とし、そォ1ゆえ抽出に続く水相中の安定化部分
解および使用前の安定化側貯蔵をもはや必要としない力
θ、でなげればならない。
へ還元的に再抽出する方法を簡単にし、かつ改善するこ
とである。このブプ法は、電力r的プルトニウム還元の
前に抽出系へPu([1)安定化剤たとえばヒドラジン
″1.たは硝酸ヒドラジンの現在まで必要であった添加
を不用とし、そォ1ゆえ抽出に続く水相中の安定化部分
解および使用前の安定化側貯蔵をもはや必要としない力
θ、でなげればならない。
問題点を解決するための手段:
この[目的は本発明により
a)水溶液がシルトニウムの還元された原子価状態pu
(Ill )の安定化剤を3まず、b)水溶液中のHN
O3濃度を0.05〜1.0モル/lの範囲に調節し、 c) pu(IV ) (7’) Pu(ill )へ
の還元を最高4−0℃捷での温度で実施することによっ
て解決されるゾ/L用・ニウノ、の還元は有利K O,
5〜20mAZdの範囲の電流密度で実施さ身する。
(Ill )の安定化剤を3まず、b)水溶液中のHN
O3濃度を0.05〜1.0モル/lの範囲に調節し、 c) pu(IV ) (7’) Pu(ill )へ
の還元を最高4−0℃捷での温度で実施することによっ
て解決されるゾ/L用・ニウノ、の還元は有利K O,
5〜20mAZdの範囲の電流密度で実施さ身する。
実施例。
次に本発明を水溶液中でプルトニウムを還元才る実験例
および電解的に作業する向流抽出塔内の本発明のブj法
の実施例を詳細に説明する。
および電解的に作業する向流抽出塔内の本発明のブj法
の実施例を詳細に説明する。
実験例は−すべてそれぞれ硝酸ラウニル20g/lおよ
び硝酸プルトニウム(PI)5g/lを含む硝酸塩水性
電解液で実施した。’tJ:Puのこの濃度比はPUR
EX法の第1−ソイクル中の比に相当した。装置は底部
を閉鎖した同時に陰極として役立つ直径4− cmのチ
タン円筒およO・その中心の陽極としての白金メッキし
たタンタル俸がらなり、陰椿面積ば100d1賜極面積
は5d1電解液容積はloOcmであった。
び硝酸プルトニウム(PI)5g/lを含む硝酸塩水性
電解液で実施した。’tJ:Puのこの濃度比はPUR
EX法の第1−ソイクル中の比に相当した。装置は底部
を閉鎖した同時に陰極として役立つ直径4− cmのチ
タン円筒およO・その中心の陽極としての白金メッキし
たタンタル俸がらなり、陰椿面積ば100d1賜極面積
は5d1電解液容積はloOcmであった。
実験を実施するためぞ肚ぞれ還元−Jへ・き溶液をチタ
ン容器へ装入し、電流接続後電信の経禍オヨびU(M、
IV>、”(■+ ”+ ■) のc1&を時間の関数
として追跡しfC8 実@1:プルトニウムjζ゛を元と酸の関係03モル/
!1,0.4−モル/I!X05モル/lおよび07モ
ル/lの異なるHNO3k度を有ずろ電解液を温度20
℃でj−1ITIA / cniの電流密度すなわち全
体でl:=lQQmA で′市気分1リイした。
ン容器へ装入し、電流接続後電信の経禍オヨびU(M、
IV>、”(■+ ”+ ■) のc1&を時間の関数
として追跡しfC8 実@1:プルトニウムjζ゛を元と酸の関係03モル/
!1,0.4−モル/I!X05モル/lおよび07モ
ル/lの異なるHNO3k度を有ずろ電解液を温度20
℃でj−1ITIA / cniの電流密度すなわち全
体でl:=lQQmA で′市気分1リイした。
結果:前記条4のもとに溶液中に存在する全PXi(I
V)はHNO3濃度03モル/l、0.4モル/′lお
よび0.5モル/lの溶液中で]時間内にPl、1 (
II )へ還元された。HNO30,7モル/I!の溶
液中ではPu の還元は完全でなかった。
V)はHNO3濃度03モル/l、0.4モル/′lお
よび0.5モル/lの溶液中で]時間内にPl、1 (
II )へ還元された。HNO30,7モル/I!の溶
液中ではPu の還元は完全でなかった。
uNo30.3および0.4モル/lの電解液中で達成
されi puの3価状態は全実験時間(3時間)にわた
って安定に留才った。これは溶液中でシルトニウムの再
酸化が防止されたことを表わし、それゆえたとえばヒド
ラジンの添加は必要でなかった。HNO,0,5モル/
lの電解液は完全還元達成後Pu(m )安定性は約1
号時間の実験時間まで示されたけれど、その後の安定性
は維持されず、pu(m )は1mA/c+Jの低い電
流密度で一部再酸化した。しかし電解液のHNO3濃度
05モル/lは抽出装置内の水相の滞留時間が適当に短
かければなお使用可能である。
されi puの3価状態は全実験時間(3時間)にわた
って安定に留才った。これは溶液中でシルトニウムの再
酸化が防止されたことを表わし、それゆえたとえばヒド
ラジンの添加は必要でなかった。HNO,0,5モル/
lの電解液は完全還元達成後Pu(m )安定性は約1
号時間の実験時間まで示されたけれど、その後の安定性
は維持されず、pu(m )は1mA/c+Jの低い電
流密度で一部再酸化した。しかし電解液のHNO3濃度
05モル/lは抽出装置内の水相の滞留時間が適当に短
かければなお使用可能である。
実験2:プルトニウム還元と陰極の電流密度または電位
の関係 03モル/lのHNO3濃度を有する電解液を20℃の
温度で0.5 mA / c!、、1 mA / c+
(、2mA/lylおよび5+nA/c++!の電流密
度において電解した。
の関係 03モル/lのHNO3濃度を有する電解液を20℃の
温度で0.5 mA / c!、、1 mA / c+
(、2mA/lylおよび5+nA/c++!の電流密
度において電解した。
結果:実験初期に陰極電位をそれぞれの電流密度で測定
して一]、04mV、−192mV、−227mV お
よび−305mVを得た。プルトニウム還元は1.2お
よび5mp、1crdの電流密度でそれぞれ約1時間抜
完全であり、残りの実験時間3時間までにわたって安定
に留まった。電流密度0、5 mA/ dでの還元は初
め安定であるけれど、長くは安定に留まらない。
して一]、04mV、−192mV、−227mV お
よび−305mVを得た。プルトニウム還元は1.2お
よび5mp、1crdの電流密度でそれぞれ約1時間抜
完全であり、残りの実験時間3時間までにわたって安定
に留まった。電流密度0、5 mA/ dでの還元は初
め安定であるけれど、長くは安定に留まらない。
同じ実験条件でHNO3Q、 7モル/lを含む電解液
も処理した。
も処理した。
結果:実験初期の陰極電位はそれぞれの電流密度で一9
1mV、−228mV、−237mV および−273
mV であった。高見・電流密度、この場合2およヒ5
mA/ crlの選択によって07モル/lの酸濃度
で完全なプルトニウム還元を達成することもできる。プ
ルトニウムの3価状態は5 m A/ cyl、の電流
密度では3時間の実験時間にわたって安定に保持され、
2mA/fflの電流密度では半分の時間にわたってし
か安定に保持されない。この実験条件も抽出装置内の水
相の適当な滞留時間のための本発明の方法の使用可能性
の例である。
1mV、−228mV、−237mV および−273
mV であった。高見・電流密度、この場合2およヒ5
mA/ crlの選択によって07モル/lの酸濃度
で完全なプルトニウム還元を達成することもできる。プ
ルトニウムの3価状態は5 m A/ cyl、の電流
密度では3時間の実験時間にわたって安定に保持され、
2mA/fflの電流密度では半分の時間にわたってし
か安定に保持されない。この実験条件も抽出装置内の水
相の適当な滞留時間のための本発明の方法の使用可能性
の例である。
実験3=プルトニウム還元と温度の関係電解液ハHNO
!、 0.4モル/ 11を含み、j=1mA/−の電
流密度で電解した。種々の温度、20℃、25℃、30
℃、40℃および50℃とを使用した。
!、 0.4モル/ 11を含み、j=1mA/−の電
流密度で電解した。種々の温度、20℃、25℃、30
℃、40℃および50℃とを使用した。
結果:ゾルトニウム還元は20℃で安定に留まった。2
5℃では完全なプルトニウム還元が達成されたけれど、
18時間後Pu(■)の部分的再酸化が生じた。30℃
でも初めほぼ完全なプルトニウム還元が達成されたけれ
ど、前記実験条件ではもはや安定に留まらなかった。
5℃では完全なプルトニウム還元が達成されたけれど、
18時間後Pu(■)の部分的再酸化が生じた。30℃
でも初めほぼ完全なプルトニウム還元が達成されたけれ
ど、前記実験条件ではもはや安定に留まらなかった。
実施例:ヒドラジンを使用する常用法(−)とヒドラジ
ンなしの本発明の方法(b)との比較a)電解作業する
向流抽出塔へHNO30,10モル/lおよび+(2H
5NO3o、 10モル/lを含む水相を6 l /
hの流量で供給した。次の濃度:U =F319/11 pu = 0.9 E / Il H”=0.2モル/l を有スる30%TBP /ドデカン溶液からなる有機相
を241! / hの流量で向流に導入した。電流工=
35A(j=1.1rnA /c++りで還元的抽出を
26℃の温度で実施した。塔を去る相は次の濃度を示し
た: 有機相:U =67.5fj/11 pu −約2 mg/ 7 H+=0.02モル/l 水相 U =549/A! Pu=3.619/l H+=O;82モル/l b)本発明の方法(ヒ12ラジンなし):a)と同じ塔
へHNO30,10モル/lを含む水相を6 A/hの
流−1iテ、HNo3010モル/12 、 U 94
− E / l 、 Pu O,75g / !lを含
むイj機相を24A/hの流量で導入した。作業温度は
24〜28℃、電流はT=44A(j=1.4mA /
ad )であった。塔を去る相は次の濃度を示した: 有機相: HNO30,02モル/l U 7711/13 Pu 約2 mg / 12 氷相 : HNO,0,42モル/l U 6B11/I Pu 3.0.9 / A! この実施例は本発明の方法が再処理法に有効に使用しう
ろことを示す。
ンなしの本発明の方法(b)との比較a)電解作業する
向流抽出塔へHNO30,10モル/lおよび+(2H
5NO3o、 10モル/lを含む水相を6 l /
hの流量で供給した。次の濃度:U =F319/11 pu = 0.9 E / Il H”=0.2モル/l を有スる30%TBP /ドデカン溶液からなる有機相
を241! / hの流量で向流に導入した。電流工=
35A(j=1.1rnA /c++りで還元的抽出を
26℃の温度で実施した。塔を去る相は次の濃度を示し
た: 有機相:U =67.5fj/11 pu −約2 mg/ 7 H+=0.02モル/l 水相 U =549/A! Pu=3.619/l H+=O;82モル/l b)本発明の方法(ヒ12ラジンなし):a)と同じ塔
へHNO30,10モル/lを含む水相を6 A/hの
流−1iテ、HNo3010モル/12 、 U 94
− E / l 、 Pu O,75g / !lを含
むイj機相を24A/hの流量で導入した。作業温度は
24〜28℃、電流はT=44A(j=1.4mA /
ad )であった。塔を去る相は次の濃度を示した: 有機相: HNO30,02モル/l U 7711/13 Pu 約2 mg / 12 氷相 : HNO,0,42モル/l U 6B11/I Pu 3.0.9 / A! この実施例は本発明の方法が再処理法に有効に使用しう
ろことを示す。
第1頁の続き
o発 明 者 へルムート・シュミー ドダー ラ
[相]発 明 者 クラウス・フローリイ ドン
イツ連邦共和国カールスルーエ・エツピンガーーシュト
ーセ19 イツ連邦共和国バート・ベルクツアーベルン・シュタイ
フエルトシュトラーセ41 手続補正書(方式) 昭和60年4 月 2El 特許庁長官殿 】、事1・1の表示 昭fn1年!IS許願第26]0
09号2、発明の名梼、 電解電流全使用して有機再処理浴液から硝酸水溶液ヘデ
ルト二つムを還元的に再抽L1甘せる方法3 補11モ
をする者 型外との関係 特許出願人 4 代 理 t\ 6 補正の対象 ただし明細書の浄書(内容に変更なし)触媒作用(・二
より迅速1に進行する。
ーセ19 イツ連邦共和国バート・ベルクツアーベルン・シュタイ
フエルトシュトラーセ41 手続補正書(方式) 昭和60年4 月 2El 特許庁長官殿 】、事1・1の表示 昭fn1年!IS許願第26]0
09号2、発明の名梼、 電解電流全使用して有機再処理浴液から硝酸水溶液ヘデ
ルト二つムを還元的に再抽L1甘せる方法3 補11モ
をする者 型外との関係 特許出願人 4 代 理 t\ 6 補正の対象 ただし明細書の浄書(内容に変更なし)触媒作用(・二
より迅速1に進行する。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ]−a)水溶液がプルトニウムの還元された原子価状態
(pu(III ) >の安定化剤を含捷ず、1))
水溶液中のHNO3濃度を0.05〜]Oモル/lの範
囲に調節し、 c) Pu(: ■)のpu(Ill)への還元を最高
40℃までの温度で実施する ことを特徴とする電解電流を使用して有機再処理溶液か
ら硝酸水溶液へプルトニウムを還元的閏再抽出する方法
。 2 ゾルlニウムの還元を05〜20 mA / ad
の範囲の電流密度で実施する特許請求の範囲第1項記載
の方法。
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