JPS63239127A - ウランと希土類元素との分離精製方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明はウランと希土類元素との分離精製方法に関し
、さらに詳しく言うと、ウランと希土類元素とを簡単な
操作で効率よく分離することができ、たとえば核燃料製
造分野において好適に利用することができるウランと希
土類元素との分離精製方法に関する。

［従来の技術およびその問題点］ たとえば、ウラン−ガドリニウム混合ペレットのような
ウランと希土類元素とを用いた核燃料の製造分野におい
ては、製造工程におけるペレットの破損あるいは配合ミ
スによる残材および検査残試料の再生が不可欠である。

従来、ウランと希土類元素との分離精製方法としては、
過酸化水素沈殿やシュウ酸沈殿などの精製効果を利用し
た沈殿法、陽イオン交換樹脂または陰イオン交換樹脂を
用いたイオン交換法、トリブチルホスフェート（ＴＢＰ
）などの溶媒を用いる溶媒抽出法が用いられてきた。

しかしながら、これらの従来の方法は、いずれも、操作
が極めて煩雑であったり、大量の酸又はアルカリを用い
る関係上、環境汚染の防止や後処理を目的として本来の
分離工程差みの設備を必要とし、その結果、全体の設備
が大型化してしまうという問題を有していた。

また、これらの従来の方法においては、ｐｐｍ程度の微
量の希土類元素を分離することが困難であるという問題
もあった。

［発明の目的】 この発明の目的は、前記問題を解消し、ウランと局土類
元素とを簡単な操作で効率よく分離することができ、大
型設備を必要とせず、しかも微量の希土類元素をも分離
可能なウランと希土類元素との分離精製方法を提供する
ことである。

［前記目的を達成するための手段］ 前記目的を達成するために、この発明者が鋭、α、検討
を重ねた結果、特定の湿式処理を行なった場合には、大
型設備を必要とすることなく、ウランと希土類元素とを
簡単に、かつ効率よく分離することができ、しかも微量
の希土類元素をも分離することができることを見い出し
て、この発明に到達した。

すなわち、この発明の概要は、 ウランと希土類元素とを含む酸性溶液にキレート化剤を
添加した後、さらにアンモニア水および／またはアンモ
ニアガスを添加することによりウランを重ウラン酸アン
モニウム（Ａ　Ｄ　Ｕ）として沈殿させることを特徴と
するウランと希土類元素との分離精製方法である。

前記酸性溶液としては、たとえば硝酸、塩酸、硫酸、硫
化水素、炭酸、塩素酸、リン酸、過塩素酸、亜塩素酸、
次亜塩素酸、亜硝酸、および亜硫酸などの酸化性あるい
は非酸化性態ａｍ溶液およびそれらの混合溶液；酢酸、
ギ酸、クエン酸、および酒石酸などのカルボン酸、オキ
シカルボン酸およびジカルボン酸などの有機酸溶液およ
びそれらの混合溶液が挙げられる。

これらは、１種単独で用いてもよいし、２種以上を混合
して用いてもよい。

前記酸性溶液は、そのＰＨを４〜６、好ましくは５．２
±０．１に調整して用いる。ＰＨがこの範囲をはずれる
と、キレート化剤による希土類元素のマスキングが困難
になることがある。

前記キレート化剤としてはアミノポリカルボン酸または
グリシン誘導と考えられる物質の中から、たとえばエチ
レンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）、ジエチレントリアミ
ン五酢酸（ＤＴＰＡ）、ｈランス−１，２−シクロヘキ
サンジアミン五酢酸（ＣｙＤＴＡ）、エチレングリコー
ルビス（グーアミノエチル）エーテルジアミン四酢１ｖ
（ＧＥＤＴＡ）　、　）リエチレンテトラミン六酢酸（
↑ＴＨＡ）　、ニトリロ三酢ａ（Ｎ丁Ａ）およびヒドロ
キシエチルエチレンジアミン三酢５（ＥＤＴＡ−ＯＨ）
などが挙げられる。

このように、アミノポリカルボン酸と総称されるものは
、エチレンジアミン誘導体であるポリアミン化合物、す
なわちエチレンジアミン（Ｅｎ）　、ジエチレントリア
ミン（Ｄｉｅｎ）、　トリアミノトリエチルアミン（丁
ｒｅｎ）　、あるいはトリエチレンテトラミン（Ｔｒ　
１ｅｎ）などにカルボン酸基（−（：００Ｈ）を配位し
たもので、ポリアミン化合物がごく限られた金属（例；
　Ｃｕ、Ｎｉ、Ｇｏ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｈｇ、など）としか
安定なキレートを生成しないのに対し、多くの金属と安
定なキレートを生成する。

なお、前記キレート化剤は、１種単独で用いることもで
きるし、２種以上を組合わせて用いることもできる。

これらの中でも、好ましいのはＥＤＴＡ、　ＤＴＰＡで
ある。

この発明においては、前記キレート化剤を前記酸性溶液
中の予想される希土類元素に対して小過剰に加えること
により、希土類元素をマスキングする。

具体的には、酢酸塩（ＮａＡｃ、　ＮＨ４ＡＣ，等）を
加えてｐＨを５．２±０．１に調節して、希土類と化学
的に当量になるようにＥＤＴＡ、あるいはＤＴＰＡを加
え、さらに０．００１〜１．００Ｍ、望ましくは０．０
０２〜０．００５　Ｍになるように過剰に加え、その後
アンモニア水またはアンモニアガスを加えて、ＡＤＵの
沈殿を生じさせる。

前記アンモニア水および／またはアンモニアガスの添加
にあたっては、添加後の溶液のＰＲが８〜ＩＯ１好まし
くは９になるように調整する。これはｐＨが１０以上で
もＡＤＵは生じるが、塩類が多くなるのでこの後処理を
考えるとｐＨ９が最も良い、また、この処理によって、
不純物として含まれる鉄、ニッケル、銅、亜鉛、および
アルミニウムなどは希土類と挙動を共にする。

生成したＡＤＵの沈殿は、たとえば濾紙法、吸引濾過法
、遠心分離法などの従来法により溶液と分離することが
できる。

一方、溶液中の希土類元素は、硝酸、または塩酸を用い
て酸性とし、蒸発乾固して大部分の塩類を揮散させた後
、焼結することにより、酸化物として回収することがで
きる。

この発明の方法により分離したＡＤＵは、焙焼によりＵ
Ｏ３またはＵ３Ｏ８に転換することができる。この焙焼
温度はＵ　Ｏ］を得る場合には、通常、３５０〜５５０
℃、０３０Ｂを得る場合には、通常、５５０℃以上であ
る。

さらに、使用目的に応じてこれらのＵＯ３またはＵ３Ｏ
８を還元することによりＵ　Ｏ２を得ることができる この発明の方法により分離した希土類元素は、そのまま
でたとえばウラン・希土類混合ペレツトなどの製造原料
に用いることができる。

［発明の効果］ この発明によると、 （１）　　操作がきわめて簡単であるとともに、（２）
装置の大型化を招くことがなく。

（３）シかも、従来の方法では困難であった微量の６土
類元素を効率よく分離することができる、などの種々の
効果を有するウランと希土類元素との分離精製方法を提
供することができる。

［実施例］ 次いで、この発明の実施例を示し、この発明についてさ
らに具体的に説明する。

（実施例１） ウラン９６ｇ、ガドリニウム４ｇを含む硝酸溶液のｐＨ
を５．２に調整した後、この溶液にジエチレントリアミ
ン五酢酸（ＤＴＰＡ）　ｌＯｇを加えた。

次いで、７Ｎアンモニア水を滴下し、ｐＨを９とし、全
体の液量を５文とした。これを濾別することにより重ウ
ラン酸アンモニウム（Ａ　Ｄ　Ｕ）の沈殿１３４　ｇを
得た。その後、得られたＡＤＨの沈殿を８５０±５０℃
の温度下に焙焼してＵ３Ｏ８への転換を行ない、　Ｕ３
０８　１１３ｇを得た。

このＵｊ　ｏｓ中のガドリニウム量をイオン交換分離−
オキシン−ＴＴＡ抽出−発光分光分析法により測定した
ところ、ガドリニウム量は０．２ｐｐｍに減少していた
。

（実施例２） 前記実施例１で得られたＵ３０ａ　　１１０ｇを７Ｎ硝
酸１００ｍＭに溶解してＰＨを５．２に調整した後、こ
の溶液にジエチレントリアミン五酢酸（口ＴＰＡ）　１
　ｇを加えた。

次いで、アンモニア水を加えて、ｌｐＨを９とし、濾別
により重ウラン酸アンモニウム（ＡＤＵ）の沈殿１３０
　ｇを得た。

その後、前記実施例１と同様にしてＡＤＵの転換を行な
って０３０ａ９３ｇを得た。

このＵ３Ｏ８中℃ガドリニウム量を測定したところ、ガ
ドリニウム量は０．Ｏ５ｐｐｍ以下に減少していた。

（実施例３） 前記実施例１において、ジエチレントリアミン五酢酸（
［１ＴＰＡ）に代えて、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤ
ＴＡ）を用いたほかは、前記実施例１と同様にして実施
し、Ｕ３０８　１１３ｇを得た。

得られたＵ３Ｏ８中のガドリニウム量は０．３ｐｐｍに
減少していた。

（実施例４） 前記実施例４において、前記実施例１で得られたＵ３Ｏ
８に代えて、前記実施例２で得られたＵ３　ｏｓを用い
たほかは、前記実施例２と同様にして実施し、０３０８
　１１３ｇを得た。

得られたＵ３Ｏ８中のガドリニウム量は０．０３ｐｐ−
に減少していた。

特許出願人　　原子燃料工業株式会社 代　理　人　　弁理士　福相　直樹−；。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ウランと希土類元素とを含む酸性溶液にキレート
   化剤を添加した後、さらにアンモニア水および／または
   アンモニアガスを添加することによりウランを重ウラン
   酸アンモニウムとして沈殿させることを特徴とするウラ
   ンと希土類元素との分離精製方法。