JPS6186931A - ガドリニウム同位元素の分離方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、稀土類元素の同位元素をそれを含む混合物か
ら分離する方法に関する。本発明方法は、所望する特定
のガドリニウムの同位元素類をガドリニウムの他の同位
元素類との混合物から分離するために使用することもで
き、また他の稀土類元素との混合物から分離するために
使用することもできる。

原子炉の動作は「中性子経済Ｊ　（ｎｅｕｔｒｏｎｅｃ
ｏｎａｔＨ）という言葉で表現できる。即ち、ｉ言する
と、燃料原子核の分裂により１個ま】はそれ以上の中性
子が放出されるが、連鎖Ｊ応を続けるためには、中性子
１個が必要で：る。原子炉設計上の特徴の多くは、中性
子１済に与える影響に基づくものである。原子核で使用
される材料物質は、特に中性子捕捉１面積を他の諸特性
と共に考慮して選択されべ。支持構造部、燃料棒被覆、
減速材等の大ヂ分の原子炉構成要素には、σ値が低いも
のン選択される。制御棒や可燃性毒物シム等の４定の使
用目的のものの材料としてはσの値Ｇ高い物質が選択さ
れる。可撚性毒物シムは、注意して選定した量添加する
と、燃料サイビルの初期における中性子束を減少させ、
中に子を吸収した後においては透過性すなわちニュート
ラルの状態になって燃料サイクルの初期においてはより
多くの核分裂中性子が燃木に吸収されるようにするσ値
の高い物質である。

昭　　　　天然の同位元素混合物で最も高いσ値を持ヒ
　　　つ元素はガドリニウムである。しかしながら芝　
　　、ガドリニウム濃度が高くなると、燃料の熱う　　
　伝導率及び融点が下がるため、ガドリニウム鋒　　　
の使用は制約を受ける。加えて、高重量２巨　　　（約
８重量２）のガドリニウムを含む燃料は、斤　　　低重
量２（約４重量２以下）のガドリニウム５　　　含有燃
料よりも製造が難しいと考えられてぃ１　　　る。以下
の表に示すように、２種の同位元素べ　　　だけが高い
中性子吸収率を持つ。

シ 同位元素　天然の存在量　σ（加熱状１ム）の質量数　
　　　　　　　　（バーン　）１５２　　　０．２０％
　　　　１２５）　　　　　１５４　　　２．１５　　
　　　　１０２１５５　　　　１４．７３　　　　　　
８１，０００１５Ｂ　　　　　２０．４７　　　　　　
　１，０００１５７　　　　１５．８８　　　　　　２
５４．０００１５８　　　　　２４．８７　　　　　　
　　　　　３．５１８０　　　　　２１．９０　　　　
　　　　　　　０．７７上表に示すように、ガドリニウ
ムの同位元素類のうちにｄＩＳ”ｉ及びＧｄ−１Ｑｄ１
５６、及びＧｄ１５７が最も高い値を持つが、天然のガ
ドリニウムのうちの僅か３ｏｚを占めるに過ぎない。

σの高い同位元素の量を増加させるため同位元素富化方
法を用いると、得られる利益に対するコストを減少させ
同時にマイナスの影響を抑えることができる。

同位元素の分離または富化を行なう種々の方法が提案さ
れているが、それらには、光化学反応を利用する方法、
レーザを用いる方法及びイオン交換分離法などがある。

多くの同位元素分離法は、ニス・ビラニ（Ｓ、　Ｖｉｌ
ｌａｎｉ）著の１８７６年アメリカン・ニュークリア・
ソサイエテ４　（Ａｍｅｒｉｃａｎ　Ｎｕｃｌｅａｒ　
５ｏｃｉｅｔｙ）から刊行され、た「同位元素の分離Ｊ
　（ＩｓｏｔｏｐｅＳｅｐａｒａｔｉｏｎ）に記載され
た化学的交換反応に基づくものである。一つの方法は、
イオン交換クロマトグラフ法であり、対象元素がイオン
の形で含有されている溶液をイオン交換樹脂のカラムに
通す方法である。樹脂結合相と溶液相との間でイオン交
換が行なわれる。一般的には、重い同位元素を含むイオ
ンは重い方の成分中に１Ｍ縮される。イオン交換の場合
には、樹脂が重いほうの成分になる。

稀土類元素の商業的な純化法は、最初イオン交換分離を
利用していた。特に興味深い刊行物はエフ・モルナール
、ニー・ホルバス及びブイ＠　工＋　ｅカリン（Ｆ、　
Ｍｏ１ｎａｒ、Ａ、　Ｉ（ｏｒｖａｔｈ　ａｎｄ　Ｖ、
　Ａ、　Ｋｈａｌｉｎ）によりジャーナル・オブ９クロ
マトグラフィー（Ｊｏｕｒｎａｌｏｆ　Ｃｈｒｏｍａｔ
ｏｇｒａｐｂｙ）の第２６巻（１９７８年）に発表され
た一対の報文であり、最初の報文は「中性硝酸塩類を含
有する水性メタノール溶液中における軽量稀土類のアニ
オン交換の挙動、■、　担体を含まない軽量稀土類の分
離」という表題が付されており、（第１２５頁〜２２４
頁）、第二の報文は「中性硝酸塩類を含有する水性メタ
ノール溶液中における軽量稀土類のアニオン交換挙動、
■、マクローマイクロ分離」という表題が付されている
（第２２５頁〜第２３１頁）、上記の刊行物は、稀土類
元素の分離、特にガドリニウムを周期律表の近くにある
元素類、たとえばユーロピウム及びテルビウム等から分
離する方法を報告している。これらの報文に示されたク
ロマトグラムのピークは異常な形をしており、本発明の
発明者等に少量の同位元素の分離がピーク形状に影響を
与えていることを示唆したが、この点については報文の
著者等はそのような説明を与えていない。

従って、本発明の目的はガドリニウムの所望の同位元素
の分離に用いる改良方法を提供することにある。

本発明は、広義には、ガドリニウムＧｄ“、Ｇｄ嘔及び
Ｇｄ”をそれらを含むガドリニウム同位元素の混合物か
ら分離する方法アあって、７０〜８５容Ｍ％のメタノー
ルを含有し硝酸アンモニウム濃度が１．０〜２．０規定
である実質的に水性メタノールから成る溶出溶液を準備
し、複数の塩基性アニオン交換樹脂光・填カラムを前記
溶出溶液で飽和させ、ガドリニウムで飽和させた供給溶
液を形成し、前記供給溶液を飽和状態の前記複数のカラ
ムに注入し、供給溶液を含む複数のカラムに前記溶出溶
液を追加して通して前記のＧｄ”、Ｇａ４及びＧｄ１５
？同位元素に富む溶出溶液留分を形成させ、前記カラム
を通過させた後に前記の留分を前記溶出溶液の他の部分
から分離し、前記カラムを通過させた後に水性アルコー
ル及び硝酸アンモニウムを回収し、回収された水性メタ
ノールを還流させて更に溶出溶液を形成させることを特
徴とする分離方法に関する。

好ましいガドリニウムの同位元素または同位元素類の他
のガドリニウム同位元素類からの分離は、アニオンまた
はカチオン交換樹脂を用いる液体クロマトグラフ・カラ
ムにより行なわれる。

アニオン交換樹脂の溶出溶液としては、７５〜８５容量
２のメタノールを含有する水性メタノールに１〜２規定
の濃度の硝酸アンモニウムを含有する溶出溶液を準備す
る。塩基性アニオン交換樹脂を充填した複数のカラム、
好ましくは５〜３０本のカラム、もっと好ましくは２０
〜３０本のカラムを溶出溶液で飽和させ、溶出溶液で飽
和した複数のカラムの最初のカラムに溶出溶液とガドリ
ニウム同位元素類の混合物とから成る供給溶液を注入す
る。供給溶液を入れた飽和状態のカラムに追加の溶出溶
液を通し、所望のガドリニウム同位元素類に富む溶出溶
液留分を形成させ、カラム通過後に上記の留分を溶出溶
液の他の部分から分離する。溶出液から水性メタノール
と硝酸アンモニウムを回収し、水性メタノールを還流さ
せて、再び溶出溶液を形成させる。

カチオン交換樹脂の溶出溶液として、ＥＤＴＡを含有す
る溶出溶液を準備する０強酸型イオン交換樹脂を充填し
た複数のカラムを溶出溶液で飽和させ、複数の飽和した
カラムの最初のカラムに溶出溶液とガドリニウム同位元
素類の混合物とから成る供給溶液を注入する。

供給溶液を通し、所望のガドリニウム同位元素類に富む
溶出溶液留分を形成させ、カラム通過後に上記の留分を
溶出溶液の他の部分から分離する。水性ＥＤＴＡを溶出
溶液から回収し、水性ＥＤＴＡを還流させて再び溶出溶
液を形成させる。

本発明は、所望するガドリニウム同位元素類を該同位元
素類を含有する混合物から効率良く経済的に分離する方
法である。特に有用な応用は、Ｇｄ′５、Ｇｄ”及びＧ
ｄ”の混合物の分離またはこれらの同位元素類の１種ま
たは２種以上の分離である。

本発明により処理される混合物は、予め他の稀土類金属
から分離されたガドリニウム同位元素類の混合物であっ
てもよく、ガドリニウム同位元素類とサマリウム（Ｓｓ
）、ユーロピウム（Ｅｕ）、テルビウム（Ｔｂ）、及び
ディスプロシウム（Ｄｙ）等の他の稀土類金属との混合
物であってもよい０本発明で使用する原料物質は、上記
の元素類の酸化物または金属の形から成るもので硝酸等
に溶解して硝酸塩に交換できるものでもよく、あるいは
上記元素類の硝酸塩溶液、もしくは塩酸または硫酸のよ
うな強い鉱酸から成るものでもよい。

分離は、溶出溶液及び飽和状態の７ニオンまたはカチオ
ン交換樹脂を用いて行なうのが好ましい。

アニオン樹脂を用いる実施例では、実質的に水性メタノ
ールから成り、硝酸アンモニウムを含有する溶出溶液を
調製する。この溶液は水性メタノールを含有し、メタノ
ール含有料は７０〜８５容量ｔである。　７０容量ｚ未
満のメタノールを使用すると、同位元素類の分離率が低
下し効率的で経済的な分離ができなくなり、８５容量ｚ
を越えるメタノールを使用するとガドリニウム化合物類
が溶液から沈澱して分離を阻害する。好ましくは、水性
メタノールは約８ｏｚのメタノールを含有する。

水性メタノールは、１．０〜２．０規定（１，０Ｎ〜２
．ＯＮ　）の溶液にするに充分な量即ち溶液１リツトル
当たり１〜２グラムモルの硝酸アンモニウムを含有する
。規定濃度は、上述のように、１．０〜２．０でなけれ
ばならない。

１．０規定未満であると、必要な溶出時間が長くなり、
必要な溶出液の量が増加して効率の悪い値になってしま
う、２．０規定を越えると、溶出速度が早くなり過ぎて
同位元素類の適切な分離が阻害される。溶出溶液に対す
る規定度は、以下に説明する供給溶液とともに重要な因
子である。好ましい実施態様では、溶液中に存在する硝
酸アンモニウムの濃度は、約１．５Ｎである―この溶出
溶液を使用して、アニオン交換樹脂を充填した複数のカ
ラムを先ずこの溶出溶液で飽和させる。

ガドリニウム同位元素類の効率的で経済的な分離を行な
うためには、アニオン交換樹脂を充填した複数のカラム
が必要である。これらのカラムの数及び長さは、所望す
る系に応じて変わる。たとえば、各カラムの長さが約３
ｍの樹脂充填カラム約８０−１２０木から成る系を使用
することができるが、カラムの数はもっと少ないほうが
好ましい、アニオン交換樹脂を充填した各カラムの長さ
が約１３１のカラム２０−３０本を持つ系が好ましい。

カラムの直径は設計上、所望の製造率に基すいて任意に
選択される。

使用するアニオン交換樹脂は、四級アミン基を有する強
塩基性アニオン交換樹脂であり、一般には、スチレン／
ジビニルベンゼン共重合体類をクロルメチル化し、次い
でアミン化して調製される。このような四級アンモニウ
ム系アニオン交換樹脂の例としては、ローム・アンド・
ハース社（Ｒｏｈｍ　＆　　Ｈａｓｓ　Ｇｏ、）製のア
ンバーライト（Ａｍｂｅｒｌｉｔｅ）　ＩＲＡ　−４０
０を挙げることができる。アニオン交換樹脂の粒径は、
直径で３７ミクロン〜７４ミクロン（米国標準篩で２０
０〜４００メツシユ）でなければならない。

以下余白 Ｌ記の特に好ましい実施例においては、アニオン交換樹
脂のカラムを溶出溶液で飽和させる。更に別の溶出溶液
にガドリニウム同位元素化合物類を溶解させて調製した
ガドリニウム同位元素混合物の供給溶液を最初に溶出溶
液で飽和したカラムに注入することになるが、供給溶液
はガドリニウム同位元素類の硝酸塩溶液と硝酸アンモニ
ウムとを含有し、硝酸塩の濃度は１〜２Ｎ、好ましくは
１．５Ｎである。丑述のごとく、好ましくはガドリニウ
ム混合物を硝酸に溶解することにより硝酸塩類を生成さ
せ、硝酸アンモニウムの添加により供給溶液の硝酸塩類
濃度を所望濃度に調整する。硝酸の代りに、他の強い鉱
酸、たとえば塩酸、硫酸等を用いることもできる。

溶出溶液で飽和したアニオン交換樹脂充填カラムに注入
する供給溶液の量は、カラムの直径に応じて変化する。

注入量は、カラムの長さに比較して狭い幅の同位元素帯
域ができる量である。好ましい供給溶液量は、カラムの
長さの約０．１％に等しい長さの帯域をつくる量である
。供給溶液が飽和アニオン交換樹脂上に沈積した後、追
加溶出溶液をカラムに通して、所望のガドリニウム同位
元素類に富む留分と、他のガドリニウム同位元素類及び
他の稀土類元素を含有する溶出溶液の残部とを形成させ
る。

追加する溶出溶液は、樹脂カラム断面積１ｉｎ２当たり
１ｍｌ／分の流量でカラムに注入する。他の条件に応じ
て流量を変化させることができるが、樹脂カラム断面積
１　ｉｎ２当たりの流量は０．５〜２．０　ｍｌ／分に
しなければならず、好ましい流量は樹脂カラム断面積１
　ｉｎ２当たり約１！ＩＩ／分である。カラムへの注入
量及びカラム通過中を通じて、溶出溶液の温度を４０〜
７０℃、好ましくは５０℃に保持しなければならない。

追加溶出溶液なカラムに流すことにより、同位元素類は
順次にアニオン交換樹脂から溶離され、同位元素類を含
有する溶出溶液の帯域が下流に移動するにつれて所望す
る同位元素類の留分が形成される。所望留分がカラム底
部に達すると、所望留分を集めて溶出溶液の他の部分か
ら容易に分離できる。

本発明のもう一つの実施例においては、特定の時点でカ
ラム内部に一つ以上の同位元素混合物または供給溶液の
帯域即ちリングを存在させることができる。この実施例
では、カラムが溶出溶液で飽和された後、供給溶液の第
一装入分を注入し、追加溶出溶液をカラムに通して同位
元素類の帯域即ちリングを下流に前進させる。最初の帯
域がカラムの上部から充分遠い距離のところまで移動し
、しかも完全にはカラムから排出されていない時点で、
更に供給溶液の次の装入または注入を行なって別の帯域
即ちリングを形成させる。追加溶出溶液をカラムに通す
と、両方の帯域が移動して所望する同位元素帯域を形成
し、これらの留分はカラム通過後に分離される。

所望する同位元素類を含有する溶出溶液留分即ち製品と
、溶出溶液の残部即ちテイル（ｔａｉｌ）部を別の貯蔵
タンクに集めて、別個に処理することができる。製品及
びテイル部を同様に処理することもできる。金属硝酸塩
類は、アンモニウムを添加して沈澱させ、水酸化物の沈
澱を形成させ、回転ドラム・フィルターでろかする等の
方法で沈とを除去する。次に、水酸化物の沈澱をフィル
ターから取出して、キルン内部でか焼して、酸化物の形
の製品を形成する０回転フィルタ中でろ液として分離さ
れた溶出液は、処理して水性メタノールとして系内に還
流させる。ろ液はｐＨ値が約７になるよう調整され、水
性メタノールは還流されて再び溶出溶液を形成する。溶
出液の一部分、約５ｚ程度は、ブリード流（ｂｌｅｅｄ
ｓ　ｔ　ｒｅａｍ）として除去し、系内の残留不純物の
集積を防ぐ。たとえば真空カラム中でブリード流を約９
９％以上に濃縮し、水性アルコールを還流させ、残渣を
濃縮すると硝酸アンモニウムが得られるが、この硝酸ア
ンモニウムは分離工程の副産物として使用できる。

図面は本発明の一つの方法を概略的に示す０図示したよ
うに、ガドリこラム同位元素類の混合物またはガドリニ
ウム同位元素類と、他の稀土類金属との混合物から成る
ガドリニウム同位元素類混合物の供給物１をライン３を
介して送り、硝酸供給物５をライン７を介して送って、
両者をタンク８で合流させて金属槽＃塩類を形成させる
。水性メタノール（８０容量２）から成る溶出溶液１１
をライン１０から供給するが、この溶出溶液はライン１
２から供給された硝酸アンモニウムを含有し１．５Ｎの
濃度の溶出溶液になっている。塩基性アニオン交換樹脂
１５を充填した複数のカラムにライン１３を介して溶出
溶液を送り、樹脂を溶出溶液で飽和させる。

塩基性アニオン交換樹脂１５を充填したカラムが飽和さ
れると、ライン１７からの溶出溶液にラインｌＳからの
硝酸力ドリウム及び供給部２１からの硝酸アンモニウム
を混合して供給溶液を形成させる。タンク２３で形成さ
れた供給溶液を、ライン２５を介して、複数の塩基性樹
脂充填カラム１５に注入する。

複数のカラムに供給溶液が注入された後に、供給溶液を
含有する複数のカラムに追加の溶出溶液をライン１３か
ら送って、所望のガドリニウム同位元素類に富む溶出溶
液留分を形成させる。この留分を分離して、ライン２７
を介して製品貯蔵タンク′２９に排出する。他のガドリ
ニウム同位元素類と、存在している可能性がある他の稀
土類元素とを含有する溶出溶液の残部は、ライン２７を
介して、分岐ライン３１に排出されて、分離ティル貯蔵
タンク３３に入る。

混合物の製品カドリニウム同位元素類及びその他の成分
は、異なる時に、回分操作により処理できる。硝酸塩の
形の所望ガドリニウム同位元素類は、ライン３５を介し
て、反応器３９の供給ライン３７に排出される。アンモ
ニウムも、アンモニウム源４３から、ライン４１を介し
て反応器３９に供給される。反応器３８では、ガドリニ
ウムの同位元素類が水酸化物の形で沈澱する。沈澱及び
溶出液は、ライン４５を介して、反応器３９から回転ド
ラム・フィルタ等のるか器４７に排出される。沈澱はラ
イン４８を介してキルン５１に送られ、処理されて酸化
ガドリニウムになる。キルン５１で形成された酸化ガド
リニウムは、ライン５３を介して、製品供給タンク５５
に排出される。他の同位元素類及び他の稀土類元素の処
理にも同様の一連に工程を採用することができ、タンク
３３からのテイルはライン５７を介し供給ライン３７を
通って反応器３９に送られ、沈澱が形成し、溶出液及び
沈澱はライン４５を介してるか器４７に送られる。次い
で、沈澱はライン４９を介してキルン５１に送られ、形
成した酸化物類はライン５３を通って、分岐ライン５９
及び貯蔵タンク６１に送られる。

水性メタノールを還流させるために、ろか器４７からの
る液は、ライン６３を介して、貯蔵・中和タンク６５に
送られる。ライン６７を介して硝酸がタンク６５に装入
され、存在する水酸化アンモニウムを中和する。水性メ
タノールはタンク６５かも除去されて、還流ライン６９
により戻入され、再び溶出溶液１１を形成する。

ライン６９からの溶液の一部分はライン７１を介して排
出され、真空カラムのような濃縮器７３の内部でＫｍさ
れる。濃縮器７３からの水性メタノールは、ライン７５
を介して、分離器７７に送られてメタノールが回収され
、回収されたメタノールはライン７８を介して戻入され
て再び溶出溶液１１を形成する。分離器７７で分離され
た水は、ライン８１を介して排出される。濃縮器７３で
形成された濃縮硝酸アンモニウムは、ライン８３を介し
て排出される。

還流を行ないながら系を連続運転する間に形成される溶
出溶液の約５ｚに当たるブリード流を、ライン８５を介
して、系から除去して、連続運転されている系内に不純
物が集積しないよう防止する。

カチオン樹脂を使用する本発明の実施例においては、使
用する溶出液は、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）
と、アセトニルアセトン（ＡＣＡＣ：）またはベンゾイ
ルアセトン（ＢｚＡｃ）から選択されるが、ＥＤＴＡが
好ましい、製造効率を向上させるために、樹脂を予め硫
酸銅で飽和させておくこともできる。好ましい実施例で
は、溶出液は、（１，５〜１．０ｗ１０のＥＤＴＡを含
有し、　ｐＨは７〜８である。より好ましいＥＤＴＡの
濃度は１．０ｗ１０であり、ｐＨ値は８−２〜８．７で
あるカチオン樹脂は、米国標準篩で５０〜１００メツシ
ユの範囲内の粒度を持つ、好ましくは、カチオン樹脂は
強酸型のスチレン・ゲルであり、長さ１３メートルの連
続した５０〜６０個のカラムに充填して使用される。こ
の種の樹脂の例としては、ローム中アンド・ハース社（
Ｒｏｈｍ　＆　Ｈａｓｓ　Ｇｏ、）で製造されるている
ＩＲＣ−１２０を挙げることができる。

カラムを流れる流速は、約０．５〜２　ｍｌ／　ｏ／で
あり、１　ｍｌ／分１０ｒの流速が好ましく、ガドリニ
ウムの注入量は０．５〜２ｇ／　ｔｉ、好ましくは、Ｉ
ｇ／　ｄである。ガドリニウム供給物は種々の強い鉱酸
に溶解させれたよいが、好ましい鉱酸は硝酸である。

第２図に、カチオン交換樹脂を用いるガドリニウム同位
元素分離の一実施例の全体の行程図を示す、この実施例
の方法では、２列の長さ１８？、８ｍ　（５５０フイー
ト）の強酸型イオン交換（たとえばＩＲＣ−１２０）を
使用して、ガドリニウムの同位元素類を分離する。長さ
１８７．８層（５５０フイート）の第一列は、高さ１２
．２履（４０フイート）の平行なカラム対２０２及び２
０４を使用している。第二列は、高さ１２．２鵬（４０
フイート）の一対のカラム２０Ｂを使用している。操作
は下記の通りにして行なう。

濃縮硝酸ガドリニウム供給物を貯蔵タンク２０Ｂから、
ライン２１０を介して、カラム対２０２に注入する０次
に、貯蔵タンク２１２からライン２１０を介して、溶出
液を所定流速でカラム対２０２にポンプで圧入する。約
１０００分後に、貯蔵タンク２０８からライン２１４を
介して硝酸ガドリニウムをカラム対２０４に注入し、次
いで貯蔵タンク２１２から溶出液を注入する波曲面がカ
ラム対２０２から出ると、ガドリニウム同位元素１５２
．１５４　、１５８及び１８０を含有する留分は、ライ
ン２１Ｂを介して、ティル・タンク２１８に分は取られ
る。ガドリニウム同位元素１５５　、１５１３及び１５
７を含有する留分は、ライン２２０を介して、第二列の
イオン交換カラム２０６に送られる。波の前面がカラム
対２０４から出ると、同じ操作が繰返される、この操作
方法により、必要なイオン交換カラムの数を２５２減少
できる。

波の前面が第二列のイオン交換カラム２０６から出ると
、ガドリニウム同位元素１５５及び１５７を含有する留
分はライン２２４を介して製品タンク２２４に送られ、
ガドリニウム同位元素１５Ｂを含有する留分はライン２
２８を介してテイル拳タンク２１８に送られる。

製品タンク２２２及びティル・タンク２１８の内容物は
、それぞれ、ライン２３０及び２３２を介して沈澱タン
ク２２８に送られて、沈澱タンク２２８で回分操作によ
り処理される。沈澱タンク２２８は少なくとも２基のタ
ンクから成り、一方のタンクが常にテイルを処理し、他
方タンクは製品処理専用に使用される。沈澱タンク２２
８の内部には、ライン２３６を介して貯蔵タンク２３４
から水酸化アンモニウムが添加され、ガドリニウムは水
酸化物となって沈澱する０次に、ライン２３８を介して
、形成された混合物をフィルタ会ブレス２４０（一つの
プレスはＧｄ１５５及び１５７のためのプレスであり、
もう一つのプレスはＧｄ１５２　、１５４　、１５１３
　、　１５８及び１６０のためのプレスである）に送り
、水酸化ガドリニウムの沈殿を取除く、水酸化アンモニ
ウムとＥＤＴＡとを含有するろ液は、ライン２４２を介
して弱酩型イオン交換樹脂カラム２４４に排出され、該
カラム２４４で処理されてアンモニウムイオンが除去さ
れる。ライン２４８及び２５０を介して貯蔵タンク２４
６から硝酸が添加されて、弱酸型イオン交換樹脂が再生
される。硝酸アンモニウムはライン２４５を介して、廃
棄物として排出される。この結果得られる還流ろ液（Ｅ
ＤＴＡ水溶液）は、ライン２５２を介して、溶出液貯蔵
タンクに送られる、還流される溶出液中のＥＤＴＡの濃
度を検出し、必要に応じて濃ＥＤＴＡ貯蔵タンク２５４
からライン２５Ｂを介してＥＤＴＡを添加する。

フィルタ２４０によって製造された水酸化ガドリニウム
のフィルタ・ケーキを電気か焼器２５８に送り、か焼し
てガイドリニアとした後、適宜な製品貯蔵部２６０また
はテイル貯蔵部２６２に送る。

上記の実施例は、Ｇｄ１５５　、１５８及び１５７に富
む製品またはＧｄ１５５　、１５８及び１５７に富む製
品の製造方法に本発明を応用した例である、Ｇｄ“のみ
またはＧｄ”のみに富む製品も製造しようとすれば製造
できることは容易に理解４できる０本発明によって製造
される製品は、好ましくは、所望するガドリニウムの同
位元素または同位元素類を少なくとも８０重量２、より
好ましくは少なくとも８０重量２、含有する。

上述の強酸型イオン交換樹脂の代わりに、弱酸型樹脂（
たとえばローム・アンド・ハース社の製造に係るＩＲＣ
−８４）を用いることもできる。更に、本発明の実施に
当たっては、高圧液体クロマトグラム装置を用いること
もできる。高圧液体クロマトグラムを用いる場合には、
パーティシル（Ｐａｒｔｉｇｉｌ）ＩＯ９ＣＸ等のシリ
カ系樹脂を使用すればよい。

以上の記載においては１本発明をガドリニウムに応用す
る例を挙げ・て説明したが、上記の同位元素分離方法に
必要な修正を加えて２種またはそれ異常の同位元素を持
つ稀土類元素の同位元素の分離に応用することは当業者
には容易なことである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ガドリニウム同位元素を分離するだめの本発
明の一実施例を示すフローチャートである。 第２図は、本発明の第二の実施例を概略的に示すフロー
チャートである。 １・・・・同位元素供給物 ５・・・・硝酸供給物 ９・・・・タンク １１・・・・貯蔵タンク １５・・・・アニオン交換樹脂 ２１・・・・供給部 ２３◆・・・タンク ２９．３３・・・・貯蔵タンク ３９・・・・反応器 ４３・・・・アンモニウム源 ５１・・・・キルン ５５・・・・製品供給タンク 、６１・・・・貯蔵タンク ６５・・・・中和タンク ７３・・・・濃縮器 ７７・・・・分離器

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ガドリニウムＧｄ＾１＾５＾５、Ｇｄ＾１＾５＾６
   及びＧｄ＾１＾５＾７をそれらを含むガドリニウム同位
   元素の混合物から分離する方法であって、７０〜８５容
   量％のメタノールを含有し硝酸アンモニウム濃度が１．
   ０〜２．０規定である実質的に水性メタノールから成る
   溶出溶液を準備し、複数の塩基性アニオン交換樹脂充填
   カラムを前記溶出溶液で飽和させ、ガドリニウムで飽和
   させた供給溶液を形成し、前記供給溶液を飽和状態の前
   記複数のカラムに注入し、供給溶液を含む複数のカラム
   に前記溶出溶液を追加して通して前記のＧｄ＾１＾５＾
   ５、Ｇｄ＾１＾５＾６及びＧｄ＾１＾５＾７同位元素に
   富む溶出溶液留分を形成させ、前記カラムを通過させた
   後に前記の留分を前記溶出溶液の他の部分から分離し、
   前記カラムを通過させた後に水性アルコール及び硝酸ア
   ンモニウムを回収し、回収された水性メタノールを還流
   させて更に溶出溶液を形成させることを特徴とする分離
   方法。 ２、前記混合物はＧｄ＾１＾５＾５、Ｇｄ＾１＾５＾６
   、Ｇｄ＾１＾５＾７及び他のガドリニウム同位元素より
   成ることを特徴とする前記第１項に記載の分離方法。 ３、混合物がガドリウムの同位元素類と他の稀土類元素
   とから成ることを特徴とする特許請求の範囲第２項に記
   載の方法。 ４、溶出溶液が、約８０容量％のメタノールを含有する
   水性メタノールであることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項に記載の方法。 ５、複数のカラムが５本〜３０本のカラムから成り、各
   カラムの長さは約１３ｍであることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項に記載の方法。 ６、前記の複数のカラムを通過した後に、ガドリニウム
   同位元素であるＧｄ＾１＾５＾５、Ｇｄ＾１＾５＾６及
   びＧｄ＾１＾５＾７の少なくとも１種類が留分の他の同
   位元素類から分離されることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項の何れかに記載の方法。 ７、供給溶液の量が前記カラム内部にカラム長の約０．
   １％の長さの帯域を形成するに充分な量であり、前記の
   追加する溶出溶液の流量が０．５〜２．０ｍｌ／樹脂カ
   ラム断面積（ｉｎ＾２）／分であることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項に記載の方法。 ８、前記留分が前記の複数のカラムを完全に通過する前
   に、前記カラムに更に供給溶液を注入し、かつ前記カラ
   ムに溶液を通して、溶出溶液内に第二の前記留分を形成
   させることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
   方法。 ９、溶出溶液及び供給溶液の硝酸塩基濃度が約１．５規
   定であることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
   の方法。 １０、前記の追加する溶出溶液を４０〜７０℃の温度で
   前記の複数のカラムに通すことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項に記載の方法。 １１、Ｇｄ＾１＾５＾５、Ｇｄ＾１＾５＾６、及びＧｄ
   ＾１＾５＾７から成る群から選択したガドリニウムの同
   位元素を単独でまたは混合物の形で上記同位元素類を含
   有するガドリニウム同位元素類の混合物から分離する方
   法であって、前記のガドリニウム同位元素類の混合物を
   含有する溶液をイオン交換樹脂を充填した複数のカラム
   に通し、ガドリニウム同位元素類を含有する前記溶液が
   前記の複数のカラムの最後のカラムから出ると、Ｇｄ＾
   １＾５＾５、Ｇｄ＾１＾５＾６及びＧｄ＾１＾５＾７か
   ら成る群から選択したガドリニウムの同位元素が単独ま
   たは混合物として富化された溶液の帯域を天然に産出す
   る他のガドリニウム同位元素類に富む帯域から分離する
   ことを特徴とする方法。 １２、前記イオン交換樹脂が、アニオン交換樹脂類とカ
   チオン交換樹脂類とから成る群から選択されることを特
   徴とする特許請求の範囲第１１項に記載の方法。 １３、前記のガドリニウム同位元素が富化された前記の
   溶液の帯域からガドリニウムを形成させる工程を更に有
   すること特徴とする特許請求の範囲第１１項に記載の方
   法。 １４、前記イオン交換樹脂が、実質的に強酸型樹脂から
   成ることを特徴とする特許請求の範囲第１１項に記載の
   方法。 １５、前記イオン交換樹脂が、実質的に強酸型樹脂から
   成ることを特徴とする特許請求の範囲第１３項に記載の
   方法。 １６、前記イオン交換樹脂が実質的にカチオン交換樹脂
   から成り、前記溶出溶液がＥＤＴＡとＡｃＡｃとＢｚＡ
   ｃとから成る群から選択された有機化合物を含有するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１１項に記載の方法。 １７、前記有機化合物がＥＤＴＡであることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１６項に記載の方法。 １８、ガドリニウム同位元素の分離方法であって、イオ
   ン交換樹脂を充填した液体クロマトグラム・カラム装置
   を使用して前記ガドリニウム同位元素を分離することを
   特徴とする方法。 １９、前記イオン交換樹脂がカチオン交換樹脂であるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１８項に記載の方法。 ２０、前記イオン交換樹脂がアニオン交換樹脂であるこ
   とをを特徴とする特許請求の範囲第１８項に記載の方法
   。 ２１、前記イオン交換樹脂が、強酸型及び弱酸型の有機
   樹脂類及び無機樹脂類から成る群から選択された樹脂で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１１項に記載の
   方法。 ２２、稀土類金属の同位元素の分離方法であって、イオ
   ン交換樹脂を充填した液体クロマトグラム・カラム装置
   を使用して前記稀土類金属の同位元素を分離する方法。