JPS6034502B2 - プルトニウムの還元方法 - Google Patents
プルトニウムの還元方法Info
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- JPS6034502B2 JPS6034502B2 JP52038915A JP3891577A JPS6034502B2 JP S6034502 B2 JPS6034502 B2 JP S6034502B2 JP 52038915 A JP52038915 A JP 52038915A JP 3891577 A JP3891577 A JP 3891577A JP S6034502 B2 JPS6034502 B2 JP S6034502B2
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- Japan
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- plutonium
- hydrazine
- uranus
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G56/00—Compounds of transuranic elements
- C01G56/004—Compounds of plutonium
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Catalysts (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、使用済核燃料の再処理工程、再処理廃液の処
理工程、或はプルトニウム加工工場から発生するプルト
ニウム廃液等におけるプルトニウム、更にまたそれら諸
施設内で使用されるプルトニウムを還元する方法に関す
るものである。
理工程、或はプルトニウム加工工場から発生するプルト
ニウム廃液等におけるプルトニウム、更にまたそれら諸
施設内で使用されるプルトニウムを還元する方法に関す
るものである。
従釆、プルトニウムの還元剤として、硝酸ウラナス、ス
ルフアミン酸第１鉄、あるいは硝酸第１鉄などが用いら
れている。例えば、現在、使用済燃料の再処理化学工程
には還元剤として硝酸ウラナスが用いられているが、こ
のためにはまず電解法により硝酸ウラニルを硝酸ウラナ
スに還元しなければならない。
ルフアミン酸第１鉄、あるいは硝酸第１鉄などが用いら
れている。例えば、現在、使用済燃料の再処理化学工程
には還元剤として硝酸ウラナスが用いられているが、こ
のためにはまず電解法により硝酸ウラニルを硝酸ウラナ
スに還元しなければならない。
ウラナスは硝酸と反応して亜硝酸を発生する。Ｕ４十十
Ｎ。
Ｎ。
３−十日２０こＵ。
ず十ＨＮ。２十Ｈ＋‐‐‐‐‐‐（１１この反応は非常
に遅いものであるが、そのままでは発生した亜硝酸は次
の反応式■に従い急速にウラナスを酸化しつづける。
に遅いものであるが、そのままでは発生した亜硝酸は次
の反応式■に従い急速にウラナスを酸化しつづける。
Ｕ４十十２ＨＮ。
２一Ｕ。
す十２日十十２Ｎ。 ‐‐‐‐‐‐（２１それ故、こ
の反応系には予めウラナスの酸化防止剤としてヒドラジ
ンが添加される。この反応系にヒドラジンが入ると、反
応式【３｝，【４に示すように亜硝酸と反応しＮ２０と
Ｎ２ガスに分解する。Ｎ２公十十ＨＮ０２→ＨＮ０３十
２日２０十日十 ・・・・・・｛３’ＨＮ３十ＨＮ０
２→Ｎ２０↑十Ｎ２↑十日２０ ・・・・・・【４
｝この分解反応は非常に速く起るため、反応式‘１｝で
ゆっくりと発生した亜硝酸はすばやく反応式｛３｝，‘
４）に従い反応して分解し、反応式（２｝で起こるウラ
ナスの酸化を防ぐことができる。このような酸化防止に
関しては、ウラナスによって還元されたプルトニウム（
ｍ）についても同様のことが言える。プルトニウムの場
合く反応式（５｝でゆっくりと亜硝酸が発生し、反応式
■でその亜硝酸とプルトニウム（ｍ）が急速に反応し酸
化してしまう。かび十十Ｎ０３‐十３日ご友ぴ十十ＨＮ
０２十日２０．．・．．・■Ｐが十十ＨＮ０２十Ｈ＋工
Ｐｕ４十一‐日２０十ＮＯ ．・・．・・【６）この
酸化を防止するには、ウラナスの場合と同様、ヒドラジ
ンを用いる。
の反応系には予めウラナスの酸化防止剤としてヒドラジ
ンが添加される。この反応系にヒドラジンが入ると、反
応式【３｝，【４に示すように亜硝酸と反応しＮ２０と
Ｎ２ガスに分解する。Ｎ２公十十ＨＮ０２→ＨＮ０３十
２日２０十日十 ・・・・・・｛３’ＨＮ３十ＨＮ０
２→Ｎ２０↑十Ｎ２↑十日２０ ・・・・・・【４
｝この分解反応は非常に速く起るため、反応式‘１｝で
ゆっくりと発生した亜硝酸はすばやく反応式｛３｝，‘
４）に従い反応して分解し、反応式（２｝で起こるウラ
ナスの酸化を防ぐことができる。このような酸化防止に
関しては、ウラナスによって還元されたプルトニウム（
ｍ）についても同様のことが言える。プルトニウムの場
合く反応式（５｝でゆっくりと亜硝酸が発生し、反応式
■でその亜硝酸とプルトニウム（ｍ）が急速に反応し酸
化してしまう。かび十十Ｎ０３‐十３日ご友ぴ十十ＨＮ
０２十日２０．．・．．・■Ｐが十十ＨＮ０２十Ｈ＋工
Ｐｕ４十一‐日２０十ＮＯ ．・・．・・【６）この
酸化を防止するには、ウラナスの場合と同様、ヒドラジ
ンを用いる。
ヒドラジンは前記反応式（３｝，｛州こ従って亜硝酸を
分解しプルトニウムの再酸化を防ぐ。いずれにせよヒド
ラジンは、単にウラナスおよびプルトニウム（ｍ）の安
定剤として使用されているにすぎないのが現状である。
ところで、このような再処理化学工程でプルトニウム（
Ｗ）の還元剤として使用しているウランは有用な核燃料
物質であり、工場の処理能力が大きくなればなるほど必
要なプラトニウム還元用ウランの量も増え「工場内に滞
留するウランの絶対量の増加となり核燃料サイクル上、
大きな経済的損失となる。しかも将来、高送増殖炉等に
より発生する使用済燃料中の大量のプラトニウムを処理
しようとすると、大量のウラナスが必要とされ、在来の
工程のままではプルトニウムの処理が困難となってくる
。このため最近、西ドイツのカールスルウェー研究所等
では電解によるプルトニウムの還元が研究されている。
分解しプルトニウムの再酸化を防ぐ。いずれにせよヒド
ラジンは、単にウラナスおよびプルトニウム（ｍ）の安
定剤として使用されているにすぎないのが現状である。
ところで、このような再処理化学工程でプルトニウム（
Ｗ）の還元剤として使用しているウランは有用な核燃料
物質であり、工場の処理能力が大きくなればなるほど必
要なプラトニウム還元用ウランの量も増え「工場内に滞
留するウランの絶対量の増加となり核燃料サイクル上、
大きな経済的損失となる。しかも将来、高送増殖炉等に
より発生する使用済燃料中の大量のプラトニウムを処理
しようとすると、大量のウラナスが必要とされ、在来の
工程のままではプルトニウムの処理が困難となってくる
。このため最近、西ドイツのカールスルウェー研究所等
では電解によるプルトニウムの還元が研究されている。
しかしこの電解法では、白金ミキシングベラの陽極とチ
タン合金の陰極よりなる特殊な抽出器が必要で高価とな
り、かつその抽出器内の各段で精密な電解電流のコント
ロールが要求されるなど困難な因子を含んでいる。なお
、この電解法においても電解還元されたプルトニウム（
ｍ）の安定剤としてヒドラジンが添加されている。一方
、再処理廃液の群分離やプルトニウム加工工場より発生
する廃液等において、例えば分析用などにはプルトニウ
ムの還元剤としてスルフアミン酸第１鉄あるいは硝酸第
１鉄などが用いられている。
タン合金の陰極よりなる特殊な抽出器が必要で高価とな
り、かつその抽出器内の各段で精密な電解電流のコント
ロールが要求されるなど困難な因子を含んでいる。なお
、この電解法においても電解還元されたプルトニウム（
ｍ）の安定剤としてヒドラジンが添加されている。一方
、再処理廃液の群分離やプルトニウム加工工場より発生
する廃液等において、例えば分析用などにはプルトニウ
ムの還元剤としてスルフアミン酸第１鉄あるいは硝酸第
１鉄などが用いられている。
しかし、これらの還元剤はいずれも鉄を含んでいるため
廃棄物量を増大させ、またその鉄が不純物となって分析
を困難にするなどの欠点がある。特に、スルフアミン酸
第１鉄を使用した場合、これらの欠点のほかに、使用し
ている金属材料等がスルファミン酸によって腐食される
等の欠点も生じる。なお、ここでもプルトニウム（ｍ）
の安定剤としてヒドラジンを使用している。つまり、上
記のような従釆の方法では、添加されるヒドラジンは単
にウラナスあるいはプルトニウム（ｍ）の安定剤として
のみ利用されていたにすぎないのである。本発明はかか
る従来技術の実情に鑑みなされたもので、その目的とす
るところは、従来種々の目的に用いられているプルトニ
ウム還元法の欠点を解消し、極めて簡単な操作により大
量のプルトニウム（Ｗ）を効率よく還元しうるような方
法を提供することにある。
廃棄物量を増大させ、またその鉄が不純物となって分析
を困難にするなどの欠点がある。特に、スルフアミン酸
第１鉄を使用した場合、これらの欠点のほかに、使用し
ている金属材料等がスルファミン酸によって腐食される
等の欠点も生じる。なお、ここでもプルトニウム（ｍ）
の安定剤としてヒドラジンを使用している。つまり、上
記のような従釆の方法では、添加されるヒドラジンは単
にウラナスあるいはプルトニウム（ｍ）の安定剤として
のみ利用されていたにすぎないのである。本発明はかか
る従来技術の実情に鑑みなされたもので、その目的とす
るところは、従来種々の目的に用いられているプルトニ
ウム還元法の欠点を解消し、極めて簡単な操作により大
量のプルトニウム（Ｗ）を効率よく還元しうるような方
法を提供することにある。
即ち本発明は、従来単にウラナスやプルトニウム（ｍ）
の安定剤としてのみ利用されていたヒドラジンを積極的
に還元剤として利用するものであって、活性炭触媒存在
下で原子価４価のプルトニウムの硝酸溶液にヒドラジン
も加え、該活性炭触媒により原子価４価のプルトニウム
を含む硝酸溶液中でヒドラジンを分解し、その分解に伴
って原子価４価のプルトニウムを原子価３価のプルトニ
ウムに還元する方法である。
の安定剤としてのみ利用されていたヒドラジンを積極的
に還元剤として利用するものであって、活性炭触媒存在
下で原子価４価のプルトニウムの硝酸溶液にヒドラジン
も加え、該活性炭触媒により原子価４価のプルトニウム
を含む硝酸溶液中でヒドラジンを分解し、その分解に伴
って原子価４価のプルトニウムを原子価３価のプルトニ
ウムに還元する方法である。
以下、本発明について更に詳しく説明する。
まず、活性炭触媒が入っている反応容器にプルトニウム
（Ｎ）を加え、更にヒドラジンを添加し溶解させた後、
数分ないし十数分放置して反応させる。すると、ヒドラ
ジンは活性炭触媒によってプルトニウム（Ｗ）を含む硝
酸溶液中で分解し、その分解に伴ってプルトニウム（Ｎ
）はプルトニウム（ｍ）に還元される。反応後、活性炭
を分離すれば９９％以上の純度でプルトニウム（ｍ）を
得ることができる。反応試薬となるヒドラジンは、ウラ
ナス法や電解法等と同様に生成したプルトニウム（ｍ）
の安定剤としても作用するので、分解の程度に応じて添
加しなければならない。なお、反応に使用した活性炭は
再使用可能であることが実験的に確認されている。また
、同一条件下で、硝酸第２鉄は硝酸第１鉄に還元される
が、ウランについてはほとんど還元は認められず、ウラ
ンを含有する場合においても硝酸第２鉄が選択的に還元
されることが実験的に確認されている。
（Ｎ）を加え、更にヒドラジンを添加し溶解させた後、
数分ないし十数分放置して反応させる。すると、ヒドラ
ジンは活性炭触媒によってプルトニウム（Ｗ）を含む硝
酸溶液中で分解し、その分解に伴ってプルトニウム（Ｎ
）はプルトニウム（ｍ）に還元される。反応後、活性炭
を分離すれば９９％以上の純度でプルトニウム（ｍ）を
得ることができる。反応試薬となるヒドラジンは、ウラ
ナス法や電解法等と同様に生成したプルトニウム（ｍ）
の安定剤としても作用するので、分解の程度に応じて添
加しなければならない。なお、反応に使用した活性炭は
再使用可能であることが実験的に確認されている。また
、同一条件下で、硝酸第２鉄は硝酸第１鉄に還元される
が、ウランについてはほとんど還元は認められず、ウラ
ンを含有する場合においても硝酸第２鉄が選択的に還元
されることが実験的に確認されている。
このことから、当然ウランを含有する系においてもプル
トニウム（Ｗ）の選択的還元が起るものと考えられる。
したがって、本発明は、特に使用済燃料の再処理化学工
程のウラン−プルトニウム分離において、ゥラナス法の
代りに使用すると有効である。この場合、抽出操作時に
酸化された徴量のプルトニウムに相当する量のウラナス
のみ供給すればよく、現在の軽水炉使用済燃料の再処理
はもちろん、将来、高速増殖炉で発生する使用済燃料の
再処理において必要なウラナス量は極めて少量で済むこ
とになる。次に本発明の一実施例について説明する。ま
ず、硝酸で十分洗浄した活性炭１００夕を反応容器に入
れ、次いで１夕当り１．２夕の硝酸プルトニウム（Ｐｕ
（Ｎ０３）４）を含む硝酸酸性０．５規定溶液１夕を加
え、更に反応に必要なヒドラジンを添加溶解し反応させ
た。ヒドラジンの初期添加濃度は０．５Ｍである。ヒド
ラジンの添加時を基準としプルトニウム（ｍ）生成の経
時変化を求めたのが次表である。この表から判るように
、ヒドラジン添加後、十数分経過するとプルトニウム（
Ｗ）は９８％以上プルトニウム（ｍ）に還元され、経過
時間がそれ以上長くなってもプルトニウム（ｍ）の生成
率はほぼ一定であることが判る。
トニウム（Ｗ）の選択的還元が起るものと考えられる。
したがって、本発明は、特に使用済燃料の再処理化学工
程のウラン−プルトニウム分離において、ゥラナス法の
代りに使用すると有効である。この場合、抽出操作時に
酸化された徴量のプルトニウムに相当する量のウラナス
のみ供給すればよく、現在の軽水炉使用済燃料の再処理
はもちろん、将来、高速増殖炉で発生する使用済燃料の
再処理において必要なウラナス量は極めて少量で済むこ
とになる。次に本発明の一実施例について説明する。ま
ず、硝酸で十分洗浄した活性炭１００夕を反応容器に入
れ、次いで１夕当り１．２夕の硝酸プルトニウム（Ｐｕ
（Ｎ０３）４）を含む硝酸酸性０．５規定溶液１夕を加
え、更に反応に必要なヒドラジンを添加溶解し反応させ
た。ヒドラジンの初期添加濃度は０．５Ｍである。ヒド
ラジンの添加時を基準としプルトニウム（ｍ）生成の経
時変化を求めたのが次表である。この表から判るように
、ヒドラジン添加後、十数分経過するとプルトニウム（
Ｗ）は９８％以上プルトニウム（ｍ）に還元され、経過
時間がそれ以上長くなってもプルトニウム（ｍ）の生成
率はほぼ一定であることが判る。
Claims (1)
- １ 活性炭触媒存在下で原子価４価のプルトニウムの硝
酸溶液にヒドラジンを加え、該活性炭触媒により原子価
４価のプルトニウムを含む硝酸溶液中でヒドラジンを分
解し、その分解に伴つて原子価４価のプルトニウムを原
子価３価のプルトニウムに還元することを特徴とするプ
ルトニウムの還元方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP52038915A JPS6034502B2 (ja) | 1977-04-05 | 1977-04-05 | プルトニウムの還元方法 |
| GB12440/78A GB1602929A (en) | 1977-04-05 | 1978-04-03 | Process for reducing plutonium |
| FR7809877A FR2386487A1 (fr) | 1977-04-05 | 1978-04-04 | Procede pour reduire le plutonium |
| US05/893,304 US4197274A (en) | 1977-04-05 | 1978-04-04 | Process for reducing plutonium |
| DE2814765A DE2814765C2 (de) | 1977-04-05 | 1978-04-05 | Verfahren zur Reduktion von Plutonium (IV) zu Plutonium (III) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP52038915A JPS6034502B2 (ja) | 1977-04-05 | 1977-04-05 | プルトニウムの還元方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS53124200A JPS53124200A (en) | 1978-10-30 |
| JPS6034502B2 true JPS6034502B2 (ja) | 1985-08-09 |
Family
ID=12538493
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP52038915A Expired JPS6034502B2 (ja) | 1977-04-05 | 1977-04-05 | プルトニウムの還元方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4197274A (ja) |
| JP (1) | JPS6034502B2 (ja) |
| DE (1) | DE2814765C2 (ja) |
| FR (1) | FR2386487A1 (ja) |
| GB (1) | GB1602929A (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4686019A (en) * | 1982-03-11 | 1987-08-11 | Exxon Research And Engineering Company | Dissolution of PuO2 or NpO2 using electrolytically regenerated reagents |
| JPS5988692A (ja) * | 1982-11-15 | 1984-05-22 | 動力炉・核燃料開発事業団 | 硝酸蒸発処理におけるルテニウムの除染効率改良法 |
| IN159869B (ja) * | 1983-01-21 | 1987-06-13 | Ruhrkohle Ag | |
| JPS6081025A (ja) * | 1983-10-12 | 1985-05-09 | Japan Atom Energy Res Inst | 二酸化プルトニウム及びウラン・プルトニウム混合酸化物を溶解する方法 |
| JPS6135397A (ja) * | 1984-07-27 | 1986-02-19 | 日本原子力研究所 | プルトニウム酸化物からアメリシウムを除去する方法 |
| US5482688A (en) * | 1994-02-07 | 1996-01-09 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Plutonium dissolution process |
| FR2779974B1 (fr) * | 1998-06-19 | 2000-07-13 | Commissariat Energie Atomique | Procede de dissolution du plutonium ou d'un alliage de plutonium |
| CN103103369B (zh) * | 2011-11-14 | 2014-03-05 | 中国原子能科学研究院 | 一种硝酸体系中钚的催化氧化方法 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA738320A (en) * | 1966-07-12 | J. Jenkins William | Method of dissolving plutonium | |
| US3276850A (en) * | 1965-03-10 | 1966-10-04 | Robert H Rainey | Method of selectively reducing plutonium values |
| US3092446A (en) * | 1958-11-25 | 1963-06-04 | Ca Atomic Energy Ltd | Separation of plutonium from uranium |
| NL301862A (ja) * | 1962-12-26 | 1900-01-01 | ||
| FR90703E (fr) * | 1964-06-19 | 1968-02-02 | Commissariat Energie Atomique | Procédé de purification et de concentration simultanées du plutonium et plutonium obtenu selon ce procédé |
| DE1767044C3 (de) * | 1968-03-23 | 1978-06-08 | Gesellschaft Fuer Kernforschung Mbh, 7500 Karlsruhe | Verfahren zum chemischen Aufarbeiten bestrahlter, Uran und Plutonium enthaltender Kernbrennstoffe |
| US3443912A (en) * | 1968-04-26 | 1969-05-13 | Atomic Energy Commission | Separation of uranium and thorium from plutonium |
| DE1905519C3 (de) * | 1969-02-05 | 1973-02-01 | Kernforschung Gmbh Ges Fuer | Verfahren und Vorrichtung zum Trennen von Uran- und Plutonium-verbindungen durch Fluessig-Fluessig-Extraktion |
-
1977
- 1977-04-05 JP JP52038915A patent/JPS6034502B2/ja not_active Expired
-
1978
- 1978-04-03 GB GB12440/78A patent/GB1602929A/en not_active Expired
- 1978-04-04 US US05/893,304 patent/US4197274A/en not_active Expired - Lifetime
- 1978-04-04 FR FR7809877A patent/FR2386487A1/fr active Granted
- 1978-04-05 DE DE2814765A patent/DE2814765C2/de not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB1602929A (en) | 1981-11-18 |
| DE2814765A1 (de) | 1978-10-19 |
| DE2814765C2 (de) | 1985-05-02 |
| FR2386487B1 (ja) | 1984-12-07 |
| US4197274A (en) | 1980-04-08 |
| FR2386487A1 (fr) | 1978-11-03 |
| JPS53124200A (en) | 1978-10-30 |
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