KR20050040853A - 원자가 상태를 제어하는 방법 - Google Patents
원자가 상태를 제어하는 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20050040853A KR20050040853A KR1020047006628A KR20047006628A KR20050040853A KR 20050040853 A KR20050040853 A KR 20050040853A KR 1020047006628 A KR1020047006628 A KR 1020047006628A KR 20047006628 A KR20047006628 A KR 20047006628A KR 20050040853 A KR20050040853 A KR 20050040853A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- semiconductor photocatalyst
- photocatalyst
- sno
- reduction
- doped
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 123
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims abstract description 46
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 claims abstract description 91
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 77
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 claims abstract description 73
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 claims abstract description 43
- 229910052768 actinide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 38
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 claims abstract description 38
- 150000001255 actinides Chemical class 0.000 claims abstract description 37
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims abstract description 36
- 238000012958 reprocessing Methods 0.000 claims abstract description 35
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 32
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 claims abstract description 22
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims abstract description 19
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000003758 nuclear fuel Substances 0.000 claims abstract description 11
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 claims abstract description 7
- 230000009471 action Effects 0.000 claims abstract description 5
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 61
- OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N Hydrazine Chemical compound NN OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 44
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 41
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 35
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 32
- 239000012071 phase Substances 0.000 claims description 32
- 229910052770 Uranium Inorganic materials 0.000 claims description 22
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 20
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims description 16
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 16
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 15
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 14
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 claims description 12
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims description 12
- 238000009376 nuclear reprocessing Methods 0.000 claims description 12
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims description 12
- IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-N Nitrous acid Chemical compound ON=O IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- STCOOQWBFONSKY-UHFFFAOYSA-N tributyl phosphate Chemical compound CCCCOP(=O)(OCCCC)OCCCC STCOOQWBFONSKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 claims description 10
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 9
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 9
- 229910002367 SrTiO Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 claims description 7
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- DIOQZVSQGTUSAI-UHFFFAOYSA-N decane Chemical compound CCCCCCCCCC DIOQZVSQGTUSAI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000013032 photocatalytic reaction Methods 0.000 claims description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- AVXURJPOCDRRFD-UHFFFAOYSA-N Hydroxylamine Chemical compound ON AVXURJPOCDRRFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 5
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 claims description 5
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 5
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 5
- 229910003455 mixed metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 5
- IKHGUXGNUITLKF-UHFFFAOYSA-N Acetaldehyde Chemical compound CC=O IKHGUXGNUITLKF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- AMEDKBHURXXSQO-UHFFFAOYSA-N azonous acid Chemical compound ONO AMEDKBHURXXSQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N methanoic acid Natural products OC=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims description 4
- 230000005865 ionizing radiation Effects 0.000 claims description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 3
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 claims description 3
- 230000001443 photoexcitation Effects 0.000 claims description 3
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 claims description 3
- OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 4-(3-methoxyphenyl)aniline Chemical compound COC1=CC=CC(C=2C=CC(N)=CC=2)=C1 OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 claims description 2
- 238000000429 assembly Methods 0.000 claims description 2
- 230000000712 assembly Effects 0.000 claims description 2
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 235000019253 formic acid Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 2
- 239000008188 pellet Substances 0.000 claims description 2
- 239000000376 reactant Substances 0.000 claims description 2
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 claims description 2
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 claims description 2
- 230000001629 suppression Effects 0.000 claims description 2
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 claims 4
- 125000002485 formyl group Chemical class [H]C(*)=O 0.000 claims 2
- 150000002429 hydrazines Chemical class 0.000 claims 1
- 230000003100 immobilizing effect Effects 0.000 claims 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 claims 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 claims 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 abstract description 4
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 abstract 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 26
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 19
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 17
- 229910052778 Plutonium Inorganic materials 0.000 description 15
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 14
- JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N uranium(0) Chemical compound [U] JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 229910052781 Neptunium Inorganic materials 0.000 description 12
- 238000000638 solvent extraction Methods 0.000 description 11
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 9
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 9
- LFNLGNPSGWYGGD-UHFFFAOYSA-N neptunium atom Chemical compound [Np] LFNLGNPSGWYGGD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- OYEHPCDNVJXUIW-UHFFFAOYSA-N plutonium atom Chemical compound [Pu] OYEHPCDNVJXUIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229940093635 tributyl phosphate Drugs 0.000 description 9
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 8
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000006303 photolysis reaction Methods 0.000 description 8
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 7
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000015843 photosynthesis, light reaction Effects 0.000 description 6
- 239000002516 radical scavenger Substances 0.000 description 6
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 239000012074 organic phase Substances 0.000 description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 5
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003125 aqueous solvent Substances 0.000 description 4
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical group O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 3
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 3
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 3
- 230000004992 fission Effects 0.000 description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 3
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 3
- 238000011946 reduction process Methods 0.000 description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 3
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 238000007323 disproportionation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- RPHSZIIBTXKOOB-UHFFFAOYSA-N plutonium;hydrate Chemical compound O.[Pu] RPHSZIIBTXKOOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 2
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 2
- 238000010405 reoxidation reaction Methods 0.000 description 2
- ZIMRZUAJVYACHE-UHFFFAOYSA-N uranium;hydrate Chemical compound O.[U] ZIMRZUAJVYACHE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-M Nitrite anion Chemical compound [O-]N=O IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 102100033979 Protein strawberry notch homolog 1 Human genes 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- -1 actinide ion Chemical class 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 150000001299 aldehydes Chemical class 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- CQGVSILDZJUINE-UHFFFAOYSA-N cerium;hydrate Chemical compound O.[Ce] CQGVSILDZJUINE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 238000003113 dilution method Methods 0.000 description 1
- 238000011143 downstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- 239000012527 feed solution Substances 0.000 description 1
- 239000003574 free electron Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- TUJKJAMUKRIRHC-UHFFFAOYSA-N hydroxyl Chemical compound [OH] TUJKJAMUKRIRHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003350 kerosene Substances 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- HFNWNTQDIXXWEN-UHFFFAOYSA-N neptunium;hydrate Chemical compound O.[Np] HFNWNTQDIXXWEN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011356 non-aqueous organic solvent Substances 0.000 description 1
- 230000009965 odorless effect Effects 0.000 description 1
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 description 1
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 1
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 1
- 238000013033 photocatalytic degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002165 photosensitisation Effects 0.000 description 1
- 239000012716 precipitator Substances 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 238000012552 review Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- 231100000489 sensitizer Toxicity 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000011949 solid catalyst Substances 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052713 technetium Inorganic materials 0.000 description 1
- GKLVYJBZJHMRIY-UHFFFAOYSA-N technetium atom Chemical compound [Tc] GKLVYJBZJHMRIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZAPAMMDQEWCVAM-UHFFFAOYSA-N tin;hydrate Chemical compound O.[Sn] ZAPAMMDQEWCVAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C19/00—Arrangements for treating, for handling, or for facilitating the handling of, fuel or other materials which are used within the reactor, e.g. within its pressure vessel
- G21C19/42—Reprocessing of irradiated fuel
- G21C19/44—Reprocessing of irradiated fuel of irradiated solid fuel
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C19/00—Arrangements for treating, for handling, or for facilitating the handling of, fuel or other materials which are used within the reactor, e.g. within its pressure vessel
- G21C19/42—Reprocessing of irradiated fuel
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
본 발명은 금속 이온의 산화 상태를 제어하는 방법으로서, 상기 금속 이온의 산화 상태 또는 원자가를 광촉매 반응에 의해 변화시키거나 유지시키는 제어 방법을 제공한다. 상기 방법은 바람직하게는 핵연료 재처리에서의 금속 이온의 산화 상태 또는 원자가를 제어하는 것에 관한 것이며, 가장 바람직하게는 용해된 악티니드 금속 이온을 함유하는 용액에 미립자상 반도체 광촉매 및 상기 반도체 광촉매에 대한 용해성 전자 공여체를 첨가하는 단계, 및 전자기적 또는 이온화 방사선으로 상기 반도체 광촉매를 조사하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 일반적으로 악티니드 금속 이온의 환원 반응을 위한 용해성 안정화제의 첨가에 의해 더욱 개질되는 시스템을 포함하며, 상기 안정화제는 원하는 환원 반응의 억제를 촉진할 수 있는 임의의 광발생 물질의 작용을 억제할 수 있다. 상기 방법은 종래 기술에 관련된 복잡한 재처리 절차를 피할 수 있다.
Description
본 발명은 원자가 제어에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 핵연료 재처리에서의 원자가 제어에 관한 것이다. 본 발명은 특히 플루토늄으로부터 우라늄의 분리 및 플루토늄 및 우라늄으로부터 넵투늄의 분리에 관한 것이다.
대부분의 상업적 플랜트는 폐연료를 질산에 용해하고, 이어서 용해된 우라늄과 플루토늄을 질산 용액으로부터 추출하여 n-데칸(무취의 케로센 또는 OK로도 알려져 있음)과 같은 불활성 탄화수소에 용해된 트리부틸포스페이트(TBP)의 비수계 유기상으로 만드는 퓨렉스(Purex) 공정을 이용한다. 상기 비수계 유기상은 이어서 플루토늄으로부터 우라늄을 분리하기 위한 용매 추출법으로 처리된다.
보다 구체적으로, 상기 비수계 유기상은 용매 추출에 의해 핵분열 산물(fission product)의 분리 처리되고, 경우에 따라서는 뒤이어, 이른바 U/Pu 분할 이전에 테크네튬의 제거 처리된다. U/Pu 분할에서, Pu(IV)는 환원되어 비수계 유기상으로 추출될 수 없는 Pu(Ⅲ)로 되고, 따라서 U(Ⅵ) 상태에 있는 U는 유기 스트림 중에 잔류한 가운데 수용액 스트림을 따라간다. 통상, U/Pu 분할에 사용되는 환원제는 U(Ⅳ)이다. 비수계 용매 스트림에 있는 Np(Ⅳ)는 또한 U(Ⅳ)에 의해 환원되어 Np(Ⅳ)로 된다. Np(Ⅳ)는 비수계 유기 용매에 추출될 수 있으므로 U(Ⅵ) 산물과 함께 비수계 스트림에 실려 접촉기(contactor)에서 배출된다. 실제상 U와 Pu의 분리를 수행하기 위한 유닛은 다중 스테이지를 가진 접촉기를 포함하며, 예를 들면 최신 원심분리형 접촉기에서 6개의 스테이지가 사용될 수 있다.
상기 공정에는 다음 두 가지 단점이 있다: (i) Np가 U로부터 분리되지 않으므로 U로부터 Np를 제거하기 위해서는 추가 하류 공정이 필요하고; (ⅱ) Pu(Ⅳ)를 환원하여 Pu(Ⅲ)로 만들기 위해서 과량의 U(Ⅳ) 환원제가 필요하므로, U(Ⅳ) 환원제의 235U 농축이 비수계 공급 용액과 일치되지 않으면 회수된 우라늄의 가치가 저하된다.
넵투늄 원자가 제어는 Purex 재처리에서 중요한 문제가 될 수 있다. Np는 다음 세 가지 상이한 상태의 혼합물로서 존재한다: Np(Ⅳ), Np(V) 및 Np(Ⅵ). Np(Ⅳ) 및 Np(Ⅵ)는 모두 비수계 용매상으로 추출될 수 있으나 Np(V)는 비수계 용매상으로 추출될 수 없다. Np를 라피네이트(raffinate) 스트림에 보내기 위해서는 Np를 일반적으로 (V) 상태로 안정화시킨다. 이것은 상기 세 가지 중 중간 산화 상태일 뿐 아니라 Np(V)는 또한 Np(Ⅳ) 및 Np(Ⅵ)로의 불균등화(disproportionation)와 같은 경쟁 반응을 일으키며, 질산에 의해 산화되어 Np(Ⅵ)로 되기 때문에 복잡한 문제이다. 따라서 넵투늄 제어는 어려우며, 효율적인 넵투늄 제어는 최신 재처리 프로그램의 주된 목표이다. 상업적 Purex 재처리 플랜트에서, Np는 일반적으로 우라늄 정제 사이클(UP)중에 우라늄으로부터 분리된다. Np(Ⅳ)는 고온에서 조절기(conditioner) 내 수상 중에서 가열함으로써 Np(V) 및 Np(Ⅵ)로 전환될 수 있다. 조절된 수용액은 추출 및 세정 혼합기-침전기(mixer-settler)에 공급되어 수계 라피네이트로 배출된다. 수계 공급물에 존재하는 일체의 Np(Ⅵ)는 접촉기의 세정 섹션에 공급되는, 하이드록실아민과 같은 환원제에 의해 Np(V)로 환원될 수 있다. 전형적인 공정에서, 넵투늄으로부터 우라늄 산물을 탈오염(decontamination)시키기 위해 2개 또는 3개의 혼합기-침전기가 필요하다.
U(Ⅳ) 환원제의 생성 및 저장이 또한 Purex 재처리에서 중요한 문제가 될 수 있다. U(Ⅵ)로부터 전해방식으로 발생시킬 수 있는 U(Ⅳ)의 환원제로서의 사용은 1960년대에 최초로 도입되었으며, 추가의 염을 공정에 전혀 첨가하지 않으며 그에 따라 폐기물이 증가되지 않는 이점을 가진다. Purex 공정중에, U(Ⅳ)는 초기에 150gU/ℓ(약 0.65M)로 생성된 다음, 일련의 희석 공정을 거친다. 즉, 먼저 60gU/ℓ(약 0.25M)에 이어서 7gU/ℓ(약 0.03M)으로 희석되고, 이 시점에서 단기간 동안 저장된다. 상기 저장 기간 동안, U(Ⅳ)는 약간의 불안정성을 나타내며 질산 및 아질산에 의해 적어도 부분적으로 산화되어 U(Ⅵ)로 된다. 이 산화 반응에 대한 가능한 메커니즘의 하나는 U(Ⅳ)와 질산의 반응에 의해 UO2
+ 형태의 U(V) 및 아질산이 생성되는 것이다:
2U4+ + HNO3 + 3H2O → 2UO2
+ + HNO2
+ 6H+
상기 UO2
+는 불균등화되어 U4+ 및 UO2
2+를 형성하는 한편, 아질산은 질산보다는 빠른 속도로 U(Ⅳ)를 더욱 산화시킨다.
따라서 핵연료의 재처리에서 악티니드족의 산화 상태를 제어하고 종래 공정의 난점을 회피하거나 경감시키는 방법을 제공하는 것이 바람직하다. 보다 일반적으로, 예를 들면 상이한 금속을 분리하기 위해 하나 이상의 금속 이온의 용해도를 변화시킬 목적에서, 산화 상태의 제어된 전환을 얻는 기술적 방법을 안출하는 것이 바람직하다.
콜로이드상 반도체 입자는 소정 범위의 유용한 반응을 위한 광촉매로서 작용하는 것으로 알려져 있다. 이러한 모든 반응의 제1 단계는 상기 입자에 의해 울트라-밴드 갭 에너지 광자(photon)를 흡수하여, 반도체 격자 내에 전도대(conduction band) 전자-가전자대(valence band) 홀(e-, h+)의 쌍을 생성하는 것이다. 도 1에 예시한 바와 같이, 가전자대 홀은 용액 또는 입자 표면/격자 사이트 중의 산화성 핵종(species)을 산화시킬 수 있고, 전도대 전자는 용액 또는 입자 표면/격자 사이트 중의 환원성 핵종을 환원시킬 수 있다.
도 1은 광촉매를 광여기시킬 수 있는 충분한 에너지를 가진 전자기 방사선에 의해 조명된 미립자형 반도체 광촉매에서 일어나는 1차 반응을 나타낸다.
도 2는 SnO2 전도대 에지가 중첩되어 있는 298K에서의 주석-물 시스템에 대한 전위-pH 도표이다. 용해된 주석 활성도 = 0.001, P(SnH4) = 1기압, 298K.
도 3은 SnO2 전도대 에지가 중첩되어 있는 298K에서의 우라늄-물 시스템에 대한 전위-pH 도표이다. 용해된 우라늄 활성도 = 0.01.
도 4는 SnO2 전도대 에지가 중첩되어 있는 298K에서의 넵투늄-물 시스템에 대한 전위-pH 도표이다. 용해된 넵투늄 활성도 = 0.01.
도 5는 SnO2 전도대 에지가 중첩되어 있는 298K에서의 플루토늄-물 시스템에 대한 전위-pH 도표이다. 용해된 플루토늄 활성도 = 0.01.
도 6은 SnO2 전도대 에지가 중첩되어 있는 298K에서의 세륨-물 시스템에 대한 전위-pH 도표이다. 용해된 세륨 활성도 = 0.01.
도 7은 조명 시간의 함수로서 Ce(Ⅲ)의 농도를 나타낸다. Ce3+는 0.12mol Ce4+/㎥, 55mol 에탄올/㎥ 및 100g SnO2/㎥을 함유하는 용액을 파장 312nm의 광으로 조명하여 달성되는, Ce4+의 광촉매 환원 반응에 의해 생성된다. 조명은 920초에 제거한다.
도 8은 조명 시간의 함수로서 U(Ⅳ)의 농도를 나타낸다. U4+는 10mol UO2
2+
/㎥, 55mol 에탄올/㎥ 및 100g SnO2/㎥을 함유하는 용액을 파장 312nm의 광으로 조명하여 달성되는, UO2
2+의 광촉매 환원 반응에 의해 생성된다.
도 9는 조명원을 제거한 후 도 8의 용액에 대한 조명 시간의 함수로서 광발생된 U(Ⅳ)의 농도를 나타낸다.
도 10은 조명 시간의 함수로서 U(Ⅳ)의 농도를 나타낸다. U4+는 10mol UO2
2+
/㎥, 100g SnO2/㎥ 및 550mol 에탄올/㎥(시리즈 1) 또는 550mol 하이드라진/㎥(시리즈 2)을 함유하는 용액을 파장 350nm의 광으로 조명하여 달성되는, UO2
2+의 광촉매 환원 반응에 의해 생성된다.
도 11은 조명원을 제거한 후 도 10, 시리즈 1의 용액에 대한 시간의 함수로서 광발생된 U(Ⅳ)의 농도를 나타낸다.
도 12는 조명원을 제거한 후 도 10, 시리즈 2의 용액에 대한 시간의 함수로서 광발생된 U(Ⅳ)의 농도를 나타낸다.
도 13은 다음과 같은 두 가지 시나리오를 나타낸다:
시리즈 1: 조명 시간의 함수로서 U(Ⅳ)의 농도. U4+는 10mol UO2
2+/㎥, 100g SnO2/㎥ 및 550mol 하이드라진/㎥을 함유하는, 하나의 용매상인 수용액을 파장 350nm의 광으로 조명하여 달성되는, UO2
2+의 광촉매 환원 반응에 의해 생성된다;
시리즈 2: 조명 시간의 함수로서 트리부틸 포스페이트 중 U(Ⅳ)의 농도. U4+는, 2개의 용매상 시스템-하나의 용매상은 초기에 10mol UO2
2+/㎥, 100g SnO2/㎥ 및 550mol 하이드라진/㎥을 함유하고, 다른 하나의 용매상은 초기에 트리부틸 포스페이트만을 함유함-을 파장 350nm의 광으로 조명하여 달성되는, UO2
2+의 광촉매 환원 반응에 의해 생성된다.
도 14는 조명원을 제거한 후 도 13, 시리즈 2의 비수계 용매상에 대한 시간의 함수로서 광발생된 U(Ⅳ)의 농도를 나타낸다.
도 15는 조명 시간의 함수로서 U(Ⅳ)의 농도를 나타낸다. U4+는 10mol UO2
2+
/㎥, 0.05mol Ce4+/㎥, 100g SnO2/㎥ 및 550mol 하이드라진/㎥을 함유하는 수용액을 파장 350nm의 광으로 조명하여 달성되는, UO2
2+의 광촉매 환원 반응에 의해 생성된다.
도 1에 예시된 바와 같이, 본 발명의 프로세스에서 가전자대 홀 및 전도대 전자의 역할은 앞에 기재한 바 있다. 또한, 본 발명의 프로세스에서 사용하기 위한 특정 물질의 적합성을 판정함에 있어서 도 2 내지 도 5에 나타낸 전위-pH의 중요성도 이미 설명하였다. 따라서, 나머지 도표에 초점을 맞추어 설명한다.
본 발명자들은 실험을 통해 조사된 광촉매에 의한 금속 이온 환원 반응의 효율 및 상기 환원된 상태의 지속시간이 반도체 광촉매에 대한 전자 공여체의 존재, 순(net) 환원 억제 물질을 생성할 수 있는 전구체 물질의 존재, 및 악티니드 금속 이온 환원을 위한 안정화제의 존재에 의해 영향을 받는 사실을 발견했다. 본 발명은 이러한 요인을 조합하여 효율을 높이고자 수립되었다. 광촉매 금속 이온 환원에 대한 실험적 관찰 및 이들 영향이 상기 환원의 효율에 미치는 효과에 대한 설명을 이하에 제시한다.
Pu-H2O 및 Ce-H2O 전위-pH 도표(도 5 및 6)를 비교하면 상기 두 시스템은 유사한 열역학을 나타낸다. E라서, 폐기물 관리 문제를 최소화하기 위해, Pu-H2O 시스템의 비방사성 동족체로서 Ce-H2O 시스템을 사용하여 광촉매 반응된 금속 이온 환원에 대한 예비적 실험을 수행했다.
도 7을 참조하면, 반도체 광촉매용 전자 제거제(scavenger)로서 콜로이드상 SnO2, 황산(pH 0) 및 에탄올의 존재 하에 파장이 312nm인 광(반도체 광촉매 SnO2를 광여기시킬 수 있는 높은 에너지를 가진 광)으로 Ce(Ⅳ)를 조명했을 때의 효과를 알 수 있다. 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 초기에 제로였던 Ce(Ⅲ)의 농도가 조명이 행해지면 Ce4+의 광촉매 환원의 결과로서 조명 시간과 함께 증가된다. Ce3+의 농도는 Ce(Ⅳ)의 최초 농도와 같아질 때까지 계속 증가된다. 조명을 제거하면, 세륨은 Ce3+의 상태로 잔류하는데, 이것은 파장이 312nm인 광으로 조사됐을 때, 조명된 용액의 성분 중 어느 것도 순 환원 억제 물질을 위한 전구체로서 작용하지 않음을 나타낸다.
도 8에는, 콜로이드상 SnO2, 황산(pH 0) 및 반도체 광촉매용 전자 제거제로서 에탄올의 존재 하에 파장이 312nm인 광(반도체 광촉매 SnO2를 광여기시킬 수 있는 높은 에너지를 가진 광)으로 U(Ⅵ)를 조명했을 때의 효과가 예시되어 있다. 이 도표에서 알 수 있는 바와 같이, 초기에 제로였던 U(Ⅳ)의 농도가 조명이 행해지면 UO2
2+의 광촉매 환원의 결과로서 조명 시간과 함께 증가된다. U4+의 농도는 U(Ⅵ)의 최초 농도와 같아질 때까지 계속 증가된다.
조명 제거 후 경과된 시간의 함수로서 광발생 U(Ⅳ)의 농도가 도 9에 예시되어 있다. 반응 용기가 대기 중에 개방되어 있을 때, U(Ⅳ)는 산화되어 U(Ⅵ)로 되돌아 간다. 그러나, 반응 용기를 밀폐하면, 결과적으로 산소가 배제되고 U(Ⅵ)로의 U(Ⅳ)의 산화 반응이 정지된다. 반응 용기의 밀폐를 해제하면 산소가 다시 유입되어 U(Ⅵ)로의 산화 반응이 재개된다.
도 10으로부터, 콜로이드상 SnO2, 질산(pH 0) 및 반도체 광촉매용 전자 제거제로서 에탄올의 존재 하에 파장이 350nm인 광(반도체 광촉매 SnO2를 광여기시킬 수 있는 높은 에너지를 가진 광)으로 U(Ⅵ)를 조명했을 때의 효과를 알 수 있다. 질산은 핵 재처리 사이클에서 가장 흔히 사용되는 산이기 때문에 선택되었다. 상기 도표가 나타내는 바는 조명이 행해지면, 초기에 제로였던 U(Ⅳ)의 농도가 UO2
2+의 광촉매 환원의 결과로서 조명 시간과 함께 증가된다. U4+의 농도는 U(Ⅵ)의 최초 농도와 같아질 때까지 계속 증가된다. 광촉매의 조사는 350nm에서 수행되는데, 이 파장의 광이 반도체 광촉매를 여과시키는 충분한 에너지를 가지며 또한 질산의 흡수 파장 영역 밖에 있기 때문이고, 그에 따라 아질산의 광발생을 피할 수 있다. 아질산은 광촉매 반응에 의해 생성된 U(Ⅳ)를 재산화하여 U(Ⅵ)로 되돌릴 수 있다(전술한 내용 참조).
도 11을 참조하면, 도 10에 도시된 에탄올 존재 하에 행해진 실험의 결과로 생성된 용액으로부터 광발생 U(Ⅳ)의 농도가 조명 제거 후 경과된 시간의 함수로서 도시되어 있다. 그 결과는 도 9에 제시된 것과 대체로 유사하다. 그러나, 도 11과 도 9를 비교하면, 질산의 존재 하에 반응 용기를 밀폐했을 때(결과적으로 산소가 배제됨) 재산화 속도가 유사한 조건 하에서 황산의 존재 하에 기록된 속도의 2배임이 나타난다. 질산은 광촉매 환원 반응을 거쳐 아질산으로 바뀔 수 있고, 아질산은 다시 U(Ⅳ)을 산화시켜 U(Ⅵ)로 바꿀 수 있으므로, 반도체 광촉매에 대한 전자 공여체이자 악티니드 금속 이온 환원용 안정화제로서 작용할 수 있는 하이드라진의 존재 하에 도 10 및 도 11의 실험을 반복하였다.
이와 같이, 도 10을 통해서 콜로이드상 SnO2, 질산(pH 0) 및 반도체 광촉매용 전자 제거제이자 악티니드 금속 이온 환원용 안정화제로서의 하이드라진의 존재 하에 파장이 350nm인 광(반도체 광촉매 SnO2를 광여기시킬 수 있는 높은 에너지를 가진 광)으로 U(Ⅵ)를 조명했을 때의 효과를 알 수 있다. 그 결과는 에탄올 존재 하에 기록된 것과 대체로 유사하나, 유일한 차이점은 U(Ⅵ)에서 U(Ⅳ)로의 환원이 에탄올 존재 하에서보다 하이드라진 존재 하에서 약간 느린 점이다. 이 차이는 반도체 광촉매 SnO2를 위한 전자 공여체로서 에탄올과 하이드라진의 효율면에서의 차이에 기인할 수 있다.
도 12에는, 도 10에 도시된 하이드라진 존재 하에 행해진 실험의 결과로 생성된 용액으로부터 광발생 U(Ⅳ)의 농도가 조명 제거 후 경과된 시간의 함수로서 도시되어 있다. 여기에는 U(Ⅳ)에서 U(Ⅵ)로의 역방향 산화 반응의 증거가 없는데, 이는 하이드라진이 악티니드 금속 환원용 안정화제로서 역할을 충실히 하고 있음을 나타내며, 또한 Ce(Ⅳ)에서 Ce(Ⅲ)로의 광촉매 환원 반응(Pu(Ⅳ)에서 Pu(Ⅲ)로의 비방사성 열역학적 동등물)의 경우와 같이, U(Ⅵ)에서 U(Ⅳ)로의 광촉매 환원 반응이 핵 재처리에 적절한 시간 척도 상에서 영속될 수 있음을 나타낸다. 더욱 중요하게 관찰되는 점은, 하이드라진의 존재 하에서, U(Ⅳ)도 산소의 존재 하에 안정한 점이며, 이는 제안된 광촉매 반응된 악티니드 금속 이온 환원 공정이 온라인으로 채택될 때 산소를 배제하는 조치를 취하지 않아도 됨을 의미한다.
온라인으로 배치되면, 광여과된 반도체 미립자에 의한 악티니드 금속 이온의 광촉매 환원 반응은 악티니드 분리를 달성하기 위해 용매 추출과 연계하여 이용될 것이다. 따라서 본 발명은 또한 금속 이온의 반도체 광촉매 환원 반응이 상반된 2개의 용매상, 즉 수계와 비수계 중 어느 하나에서 일어나는 프로세스, 및 상기 환원 반응의 결과로서 환원된 금속 이온이, 그것의 유래인 용매상 또는 상전환 반응의 결과로서의 용매상 중 하나에 의해 선택적으로 유지되는 프로세스를 도모한다.
이와 같이, 2개의 용매상 시스템에서의 광촉매 악티니드 금속 이온 환원 반응의 효과 및 상기 용매상 중 하나에서의 동시적 선택적 생성물 유지의 효과를 평가하기 위해 실험을 수행했다. 도 13에는, 파장이 350nm인 광(반도체 광촉매 SnO2를 광여기시킬 수 있는 높은 에너지를 가진 광)으로 2개의 용매상 시스템을 조명했을 때의 효과가 나타나 있고, 상기 2개의 용매상은 콜로이드상 SnO2, 질산(pH 0) 및 반도체 광촉매용 전자 제거제이자 악티니드 금속 이온 환원용 안정화제로서의 하이드라진의 존재 하에 U(Ⅵ)를 함유하는 수상, 및 트리부틸 포스페이트의 비수상이다. U(Ⅵ)의 광촉매 환원 반응의 생성물인 U(Ⅳ)은 비수계 유기상에 추출될 수 있으므로, 트리부틸 포스페이트 중 U(Ⅳ)의 농도의 시간 의존성이 도표에 나타나 있다.
도 13은 또한 초기에 제로인 트리부틸 포스페이트상 중 U(Ⅳ)의 농도는 조명이 행해지면 수상으로부터 유래하는 UO2
2+의 광촉매 환원 반응의 결과로서 조명 시간과 함께 증가된다. 트리부틸 포스페이트상 중 U4+의 농도는 최초 수상 중 U(Ⅵ)의 농도와 동일하게 될 때까지 계속 증가된다. 조명 기간이 종료되는 시점에서, 분광학적 측정에 의하면 수상 중 U(Ⅳ) 및 U(Ⅵ)의 농도는 모두 거의 제로인 것으로 나타나는데, 이것은 U(Ⅵ)의 100%가 U(Ⅵ)로 환원되었으며 수상으로부터 비수상으로 이전되었음을 나타내는 것이다. 도 13에는 또한 이들 2개의 상 데이터를 대비되는 도 10의 단일 상 데이터와 비교되어 있고, U(Ⅳ) 발생 속도가 거의 동일한데, 이는 U(Ⅵ)에서 U(Ⅳ)로의 반도체 광촉매 환원 반응이 수상에서 거의 배타적으로 일어나며 이어서 비수상으로의 U(Ⅳ)의 상 이동이 빠른 속도로 일어나는 것을 암시한다.
도 14에는 도 13에 도시된 하이드라진 존재 하에 행해진 실험의 결과로 생성된 2개의 용매상의 비수계 성분으로부터 광발생 U(Ⅳ)의 농도가, 조명 제거 후 경과된 시간의 함수로서 도시되어 있다. 도 12의 수계 결과에서와 같이, U(Ⅳ)에서 U(Ⅵ)로의 역방향 산화 반응의 증거가 없는데, 이는 하이드라진이 악티니드 금속 환원용 안정화제로서 역할을 충실히 하고 있음을 나타내며, 또한 Ce(Ⅳ)에서 Ce(Ⅲ)(Pu(Ⅳ)에서 Pu(Ⅲ)로의 비방사성 열역학적 동등물) 및 U(Ⅵ)에서 U(Ⅳ)로의 수상 중 광촉매 환원 반응의 경우와 같이, 비수계 트리부틸 포스페이트 상 중 U(Ⅵ)에서 U(Ⅳ)로의 광촉매 환원 반응이 핵 재처리에 적절한 시간 척도 상에서 영속될 수 있음을 나타낸다. 온라인으로 배치되면, 반도체 광촉매는 하나 이상 형태의 악티니드 금속 이온을 동시에 광환원시킬 필요가 있을 수 있다. 예를 들면, Pu(Ⅳ)에서 Pu(Ⅲ), 및 U(Ⅵ)에서 U(Ⅳ)로 동시에 환원시키는 데 SnO2를 사용할 수 있다.
이로써, 본 발명은 또한 2개 이상 형태의 금속 이온의 반도체 광촉매 환원 반응이 동시에 일어나는 프로세스를 도모한다. 따라서, 프로세스 효율에 대한 하나 이상 형태의 환원성 금속 이온의 존재가 미치는 영향을 평가하기 위해 실험을 수행했다.
마지막으로, 도 15에는 콜로이드상 SnO2, 질산(pH 0), 반도체 광촉매용 전자 제거제로서 에탄올, 및 Pu(Ⅳ)에 대한 비방사성 열역학적 동족물로서 Ce(Ⅳ)의 존재 하에 파장이 312nm인 광(반도체 광촉매 SnO2를 광여기시킬 수 있는 높은 에너지를 가진 광)으로 U(Ⅵ)를 조명했을 때의 효과가 예시되어 있다. 도 15의 데이터를 도 10에 나타낸 것과 유사한 조건 하에 기록된 데이터와 비교하면, Ce(Ⅳ)의 존재는 U(Ⅵ)에서 U(Ⅳ)로의 광촉매 환원 반응의 속도에 전혀 영향이 없는 것으로 나타난다. 또한, 분광학적 측정에 의하면 거의 모든 Ce(Ⅳ)가 동일한 시간 척도에 걸쳐 Ce(Ⅲ)로 환원된 것으로 나타나는 바, 이는 2개 이상의 상이한 형태의 금속 이온에 대한 동시적 반도체 광촉매 환원 반응이 어느 반응에도 수율의 저하를 가져오지 않고 달성될 수 있음을 암시한다.
본 발명자들은 핵연료의 재처리에서 악티니드족의 산화 상태를 제어하기 위해 콜로이드상 반도체 입자의 광촉매 성질을 활용할 수 있다는 놀라운 사실을 발견했다. 따라서, 본 발명은 금속 이온의 산화 상태를 제어하는 방법으로서, 광촉매에 의해 상기 산화 상태를 고의로 변화시키거나 유지시키는 방법을 제공한다.
보다 구체적으로, 본 발명은 핵연료 재처리에서 금속 이온의 산화 상태 또는 원자가를 제어하기 위한 광촉매 반응의 이용을 포함한다.
상기 방법은 용해된 악티니드 금속 이온을 함유하는 용액에 미립자상(particulate) 반도체 광촉매 및 상기 반도체 광촉매를 위한 용해성 전자 공여체(donor)를 첨가하는 단계, 및 전자기 방사선(electromagnetic radiation) 또는 이온화 방사선으로 상기 반도체 광촉매를 조사하는 단계를 포함한다. 상기 방사선은 반도체 광촉매를 여기시킬 수 있는 충분한 에너지를 가져야 한다.
반도체 광촉매는 분산된 형태로 본 발명의 공정에서 활용될 수 있다. 그러나, 원하는 광촉매 반응된 악티니드 이온 환원 공정이 완결된 다음, 미립자상 반도체 광촉매는 악티니드 금속 이온을 함유한 용액으로부터 제거되는 것이 일반적으로 바람직하다. 이것은 핵 재처리 사이클의 일부로서 상기 광촉매 반응된 공정이 이용되는 경우에 특히 중요한데, 그 이유는 그러한 고체/액체 분리 공정 후에 얻어지는 고체 촉매가 재처리 사이클의 전반적 폐기물 요구조건을 가중시키기 때문이다. 그러한 경우, 광촉매가 분산된 형태일 때 광촉매의 제거에 어려움이 있을 수 있으므로, 보다 용이한 제거를 가능하게 하는 수단이 바람직하다. 이것은 광촉매의 고정화(immobilisation)에 의해 이루어질 수 있으며, 그러한 바람직한 기법은 재처리 스트림에 용이하게 삽입되고 또한 그로부터 제거될 수 있으며, 광촉매가 고정화될 수 있는, 거대(macroscopic) 고체상 지지체를 이용하는 것이 포함된다.
바람직한 방법에서, 모노크롬화(monochromated) 전자기 방사선을 이용하여 조사가 수행되며, 상기 방사선은 반도체 광촉매를 여기할 수 있는 충분한 에너지를 가지며, 악티니드와 용해성 전자 공여체 모두의 흡수 파장 영역, 및 원하는 악티니드 환원 반응의 억제를 촉진하는 유도체를 생성할 수 있는 전구체 물질의 흡수 파장 영역 밖의 파장을 가진다.
더욱 바람직하게는, 악티니드 금속 이온의 환원을 위한 용해성 안정화제의 첨가에 의해 상기 스트림의 용액 함량을 더욱 변형시키는 것이며, 여기서 상기 안정화제는 원하는 환원 반응의 억제를 촉진할 수 있는 일체의 광에 의한 생성 물질의 작용을 억제할 수 있다. 본 발명의 특히 바람직한 실시예에서, 반도체 광촉매에 대한 전자 공여체 및 악티니드 금속 이온 환원용 안정화제는 단일 물질이자 동일한 성분이다.
본 발명에서 사용되는 적합한 미립자상 반도체 광촉매를 선택하는 데에는, 소정의 성능 기준을 마련할 필요가 있다. 따라서, 적합한 물질은 다음과 같은 성질을 가져야 한다:
(i) 전자기 방사선의 특정 밴드를 흡수하여, 전도대에서 네거티브 전자를 생성하는 동시에 가전자대에서 포지티브 홀을 생성하기 위해 가전자대의 전자를 여기시킬 수 있는 능력, 즉 광여기(photoexcitation)될 수 있는 능력;
(ⅱ) 핵연료의 재처리에서 대두되는 모든 화학적, 방사성 환경, 특히 다양한 비율의 트리부틸 포스페이트와 n-데칸의 혼합물에 의해 제공되는 비수계 환경, 및 높은 산성도(pH＜2)의 수계 환경에 대한 내화학성;
(ⅲ) 목표로 하는 환원 반응을 실행하기에 적절한 계획적 합성을 통해 식별되거나 조절된 전도대 열역학(thermodynamics); 및
(ⅳ) 1nm 내지 10㎛ 범위의 입자 크기.
목표로 하는 악티니드 환원 공정의 감광성 부여(photosensitising)에 가장 적합하도록 선택될 수 있는 광범위한 반도체 물질이 활용될 수 있다. 상기 기준 이외에도, 이들 물질은 광안정성(즉, 포토애노드형(photoanodic) 또는 포토캐소드형(photocathodic) 부식에 취약하지 않음)을 가져야 하며, 바람직하게는 저렴해야 한다. 의도하는 반응에 대한 감광제(sensitiser)로서 반도체가 광화학적 활성을 가지기 위해서는, 광에 의해 생성된 원자가/전도대의 홀/전자의 산화환원(redox) 전위가 원하는 산화/환원을 실행하기에 충분한 포지티브/네거티브 전위를 가져야 한다. 상이한 반도체는 상이한 밴드 에지 에너지학(energetics)을 나타낸다. 따라서 반도체 에너지학을 원하는 반응의 열역학에 맞추는 것―이 경우 하나 이상의 악티니드 이온의 목표 환원 반응―은 전체 공정의 효율에 관해 중요하다.
입자의 원자가/전도대의 산화/환원 전위의 제어는 입자 성분 물질의 사려 깊은 선택을 통해 달성될 뿐 아니라, 단일 물질의 밴드 에지 산화환원 열역학도 용액의 pH, 반도체 도핑 수준 및 입자 크기에 의해 영향을 받는다. 금속 이온 프로브의 해당 성질은 활용될 수 있는 원자가 상태의 범위이고, 수계 시스템의 경우에는 원자가간 전환(inter-valence conversion)에 대한 열역학의 pH 의존성이다. 따라서, 반도체 입자로 유도된 원자가 제어에 대한 모든 연구는 선택된 금속 이온 시스템 및 반도체 물질 모두의 열역학적 전위-pH 종분화(speciation) 도표를 긴밀히 검토하여 수행되어야 할 것이다. 이 정보는 전기화학 서적에서 자유롭게 입수할 수 있으며, 수용액에서의 열역학이 악티니드 금속 이온의 범위와 맞는 후보 입자 물질을 식별하는 데 이용될 수 있다.
그러한 절차에 따라, SnO2는 핵연료 재처리 시스템에서의 원자가 제어 응용을 위한 후보 반도체로서 식별될 수 있다. 이것은, 도 2에 나타낸 바와 같이, SnO2
전도대 에지와 중첩되는 Sn-H2O 시스템에 대한 전위-pH 도표를 연구함으로써 달성될 수 있다. 이 도표를 검토하면 SnO2가 pH 범위 2∼16에 걸쳐 열역학적으로 안정하며 포토캐소드형 분해 반응을 쉽게 일으키지 않는다는 것으로 나타난다. U-H2O 시스템, Np-H2O 시스템 및 Pu-H2O 시스템의 전위-pH 도표 상의 안정성 면적에 대한 주석 산화물 밴드 에지의 상대적 위치를 조사해 보면, 악티니드 금속 이온 환원 반응을 위한 광촉매로서 SnO2의 적합성이 나타난다. 이 공정에 의해, Purex 공정이 진행되는 동안 조명된 콜로이드상 SnO2가 Pu종으로부터 Np의 수상 분리를 촉진하는 pH 범위를 식별할 수 있다. TiO2 및 ZrO2 시스템의 경우에도 유사한 결론을 내릴 수 있다.
U-H2O 시스템(도 3), Np-H2O 시스템(도 4), 및 Pu-H2O 시스템(도 5)에 대한 전위-pH 그래프를 검토하면 SnO2의 전도대 전자 에너지는, SnO2의 전도대 전자가 U(Ⅵ)를 U(Ⅳ)로 환원시키고, Np(Ⅵ) 및 Np(V)를 Np(Ⅳ)로 환원시키고, Pu(Ⅵ), Pu(V) 및 Pu(Ⅳ)를 Pu(Ⅲ)로 환원시킬 수 있는 충분한 에너지를 갖도록 하는 에너지인 것으로 나타난다. 따라서, 주석 산화물은 본 발명의 방법에서 사용하기에 특히 바람직한 물질이다.
U-H2O, Np-H2O, 및 Pu-H2O 시스템에 대한 전위-pH 그래프를 더 검토하면, 1＞pH＞-1에서 1.24∼1.44V의 전압 범위에 위치한 전도대 에지(edge)를 갖는 반도체 광촉매는 U(Ⅵ) 상태를 안정화시키고, Np(Ⅵ)를 Np(V)로 환원시켜 그 상태를 안정화시키고, Pu(Ⅵ) 및 Pu(V)를 Pu(Ⅳ)로 환원시켜 그 상태를 안정화시킬 수 있는 충분한 에너지의 전자를 보유하고 있는 것으로 나타난다. SnO2의 전도대 에지가 이 특별한 실시예에는 적절하지 않지만, 본 발명의 보다 바람직한 실시예에서 사용되는 물질을 제공하는 촉매가 개질된 SnO2로부터 구현될 수 있을 것이다.
Butler 및 Ginley(J. Electrochem. Soc., 125, 228, 1978)는 반도체의 플랫-밴드 전위(flat-band potential)(고도로 도핑된 n-형 물질의 전도대 에지로 식별될 수 있음)와 그의 전자 친화력(affinity) 사이에 상관관계가 존재함을 입증하였다. 그들은 하기 식으로부터 전도대 에지의 위치를 계산한다:
Ecs
0 = Ee -EA (I)
상기 식에서 EA는 전자 친화력이고, Ee는 수소 스케일 상의 자유 전자의 에너지이고, Ecs
0는 제로 제타 전위 지점(point of zero zeta potential; pzzp)에서의 전도대 전자의 에너지이다. 물질의 전자 친화력은 그 물질의 전기음성도(electronegativity)에 기초하여 추정된다. 반도체의 전기음성도, X는 밴드갭 에너지, ½(Ec + Ev)와 같다고 가정한다. 구체적으로, EA는 하기 식으로 주어진다:
EA = X - ½Eg (2)
따라서 pzzp에서의 전도대 에지는 하기 식으로 주어진다:
Ecs
0 = Ee - X + ½Eg (3)
Butler 및 Ginley의 분석에 따르면, 반도체에 대한 X는 복합 원자의 전기음성도의 기하학적 평균에 의해 주어지며, 예를 들면 SnO2의 경우, pzzp에서의 전도대 에지는 하기 식으로 주어진다:
Ecs
0 = Ee - {X(Sn)X2(O)}⅓ + ½Eg
(3)
Bin-Daar, Dare Edwards, Goodenough 및 Hamnett(J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1, 79, 1199, 1983)는 복합 원자의 전기음성도의 기하학적 평균에 대한 조건 내에서 도펀트 전기음성도를 산입함으로써, 상기 식(3)으로부터 도펀트가 전도대 에지의 에너지에 미치는 영향을 예측할 수 있음을 입증했다.
이와 같이 SnO2의 전도대 에지는 적절한 도펀트의 물질 격자에 첨가함으로써―pH가 1＞pH＞-1인 범위에서 SHE 대비 1.24∼1.44V의 전위 범위에 위치하며, 그에 따라 열역학적으로 NpO2
2+로부터 NpO2
+를 동시에 생성할 수 있고, 또한 PuO2
2+의 안정화시킬 수 있도록―더욱 산화성을 가지게 될 수 있다. 식(3)에 의해, SnO2계 물질의 경우에 약 pH 4.3인 pzzp에서 전도대 에지의 에너지를 계산할 수 있다. 전도대 에지의 에너지 값은 pH 단위당 0.059eV씩 감소되며, 이것은 상기 물질이 1＞pH＞-1에서 원하는 악티니드 원자가 제어를 광촉매 방식으로 구동하도록 할 경우에, 도핑된 SnO2의 전도대 에지의 전위가 pzzp에서 SHE 대비 약 1.1V의 값을 가지는 것을 의미한다. SnO2의 전도대 에지의 전위가 pH 4.3에서 SHE 대비 약 0.45V이기 때문에, 이것은 주석 산화물을 하기와 같은 금속으로 도핑할 것을 필요로 한다:
(i) Sn보다 전기음성도가 높은 금속; 및
(ⅱ) SnO2와 함께 고용체(solid solution)를 형성할 수 있는 금속.
상기 두 가지 기준을 충족시키는 금속으로는 Fe, Hg, Cr, Cd, U, Ta 및 W가 포함된다. 또한, 당업자는 제3 주기의 전이 금속 중 많은 금속이 적합하다고 예상할 것이다. 입자 매트릭스로부터 도펀트가 제거되지 않도록 보조하기 위해 도핑된 입자를 비도핑 SnO2의 외피로 둘러쌀 수 있다.
본 발명에서의 사용에 적합한 전자 공여체는―반도체 광촉매의 광-여기에 의해 형성된 가전자 홀을 이용하거나 또는 동일한 가전자대 홀에 의한 물의 산화로 생성된 수산화 라디칼을 이용하여―비가역적으로 산화되어 전자를 공급할 수 있는 것이다. 적합한 물질로는 포름산, 아세트산과 같은 유기산; 메탄올 및 에탄올과 같은 알코올; 포름알데히드 및 아세트알데히드를 포함하는 알데히드; 아미노산; 및 하이드라진과 그의 산화반응 생성물, 예를 들면, 하이드록실아민, 디하이드록실아민 등이 포함된다.
본 발명에서의 사용에 적합한 악티니드 금속 이온 환원 반응용 안정화제는, 원하는 환원 반응의 억제를 촉진할 수 있는 유도체에 의해 비가역적으로 산화될 수 있는 것이며, 상기 유도체는 전구체 물질에 대한 전자기적 또는 이온화 방사선의 작용에 의해 생성된 것이다. 통상적으로 상기 전구체 물질은 질산이며, 원하는 환원 반응의 억제를 촉진할 수 있는 광 발생 물질은 아질산이며, 그 경우에 적합한 안정화제로는 하이드라진 및 하이드록실아민과 디하이드록실아민을 포함하는 그의 산화물이다.
본 발명은 또한 핵분열성 물질(fissile material)을, 선택적으로 연료 펠릿, 연료 핀(fuel pin) 또는 연료 어셈블리 형태로 형성하기 위한 핵연료의 재처리 프로세스를 제공하며, 상기 프로세스는 본 발명의 방법의 이용을 포함한다. 앞에서 고찰한 바로부터 명백한 사실은 그러한 응용에서 비개질 SnO2를 이용하는 것이 특히 적합하다는 것이며, 이는 그러한 시스템에서 비개질 SnO2의 광화학적 특성을 고려함으로써 확인된다.
중첩된 SnO2의 전도 에너지 레벨과 함께 U/H2O(도 3), Np/H2O(도 4) 및 Pu/H2O(도 5) 시스템에 대한 Eh(전극 전위 대 표준 수소 전극)-pH 도표를 검토하면, 제1 용매 추출 단계(종래의 Purex 공정에서의 핵분열 생성물 분리) 이후, 동시적으로 제2 용매 추출 단계(U/Pu 분할)와 함께, 용해된 연료 스트림으로부터 Np의 완전한 분리를 가능하게 하는 광촉매 방식으로 구동되는 프로세스의 잠재적 활용성이 나타나 있다.
이 광촉매 프로세스는 HNO3의 직접적인 광분해(photolysis)를 이용하며 다음과 같이 설명될 수 있다. 제1 단계는, 하기 식과 같이 속도 g로 진행되는 것으로 표시되는 전자 및 홀의 광 발생인 것으로 생각할 수 있다:
재처리액으로서 일반적인 질산 분위기에서 콜로이드상 SnO2를 조사하면, 전도대 전자 및 가전자대 홀이 생성됨과 동시에 다음과 같은 HNO3의 광분해가 일어날 수 있다:
이어서, 재처리액 중의 넵투늄 핵종은 다음과 같이 반응할 수 있다:
상기 식에서, 산화 반응은 직접 가전자대 홀 이전(NpO2+의 재결합 에너지, λ가 허용될 경우)에 의하거나, 또는 HNO3의 광분해나 H2O의 가전자대 홀 구동형 산화 반응으로 생성된 OH 라디칼에 의해 구동된다. NpO2
2+ 핵종은 이어서, 다음과 같이 HNO2(HNO3의 광분해 결과로 생성된 것)와 반응할 수 있고:
그 결과 NpO2
2+로부터 NpO2+를 재생성한다. 이것은 pH＞-1에서 NpO
2+를 환원시켜 불용성 NpO2를 생성할 수 있는 전도대 전자의 작용을 제외하고 앞에 제시된 스킴을 본질적으로 "단락(short circuit)"시키는 것이다:
플루토늄-물 시스템에 대한 전위-pH 도표를 검토하면, Pu 광분해 반응의 생성물(Np에 대해 앞에서 설명한 바와 동일함)은 pH 범위 -1∼2인 용액 핵종 PuO2
2+ 및 Pu3+임이 나타난다. 우라늄-물 시스템의 전위-pH 도표를 검토하면, 동일한 용액 조건에서 동일한 U 광분해 반응의 생성물은 U4+로서 이것도 용액 핵종임이 나타난다:
따라서, pH -1∼0(재처리액에서 일반적으로 나타나는 값)에서 반도체 입자로 구동된 U, Pu 및 Np 핵종의 광분해는 U 및 Pu 핵종의 용액상 및 Np 핵종의 침전을 생성시킨다. 따라서, 제1 용매 추출 단계(종래의 Purex 프로세스에서의 핵분열 산물 분리) 이후 및 동시적인 제2 용매 추출 단계(U/Pu 분할)와 함께 용해된 연료 스트림의 주석 산화물 포토콜로이드(photocolloid) 구동 전처리는 용해된 연료로부터 Np의 완전한 분리를 가능하게 하므로, 재처리 사이클에 Np/Pu 분할 단계가 추가될 필요가 없게 한다.
또한, 앞서의 고찰로부터 개질된 SnO2는 핵연료 재처리 시스템에서의 촉매로서 적합하다는 것이 명백하고, 이것은 그러한 시스템에서의 개질된 SnO2의 광화학을 고찰함으로써 다시 확인된다.
U/H2O(도 3), Np/H2O(도 4) 및 Pu/H2O(도 5) 시스템에 대한 Eh
(전극 전위 대 표준 수소 전극)-pH 도표를 검토하면, 1＞pH＞-1에서 1.24∼1.44의 전위 범위에 놓이는 전도대 에지를 가지며, SnO2의 도핑을 통한 개질에 의해 유도된 반도체 광촉매(이후 m-SnO2라 칭함)는 Purex 프로세스의 고도로 활성인(Highly Active; HA) 사이클의 제1 용매 추출 단계 이전에 용해된 연료 스트림으로부터 Np의 완전한 분리를 제공할 수 있는 광촉매 방식으로 구동되는 프로세스의 잠재적 활용성을 제공하는 것으로 나타난다.
이 광촉매 프로세스는 광 발생된 전도대 전자를 이용한 Np 및 Pu 이온의 직접 환원을 이용하며 다음과 같이 설명될 수 있다. 제1 단계는 하기 식과 같이 속도 g로 진행되는 것으로 표시되는, 전자 및 홀의 광전자 발생으로 생각될 수 있다:
이 단계에 바로 이어서 내부 입자 전도대 전자-가전자대 홀 재조합이 진행된다:
광촉매가 공정액 분위기에서 조사될 경우, 상기 액 중의 넵투늄 핵종은 다음과 같이 반응하며:
얻어지는 Np(V) 핵종은 유기 비수계 용매상 속으로 추출될 수 없으므로 수상 중에 잔류한다. 재처리액 중의 U(Ⅵ) 핵종은 영향을 받지 않는 반면 플루토늄 핵종은 다음과 같이 반응할 수 있고:
이어서, 전도대 전자에 의한 Pu(V) 핵종의 추가적 직접 환원 반응:
또는 Pu(Ⅵ) 및 Pu(Ⅳ) 핵종을 형성하기 위한 Pu(V) 핵종의 불균형화가 진행되고:
그 후, Pu(Ⅵ) 핵종은 전도대 전자에 의해 추가적 직접 환원 반응을 하여, 더욱 불균일화되어 Pu(Ⅵ) 및 Pu(Ⅳ) 핵종을 형성할 수 있는 Pu(V)를 형성하고, Pu(V) 핵종은 모든 Pu(Ⅵ) 및 Pu(V) 핵종이 Pu(Ⅳ)로 환원된 상태에 상기 단계가 도달할 때까지 더욱 불균일화된다. U(Ⅵ) 및 Pu(Ⅳ)는 모두 유기 비수상에 추출될 수 있으며, 따라서 넵투늄으로부터 분리될 수 있다. 따라서, Purex 프로세스의 고도로 활성인(HA) 사이클의 제1 용매 추출 단계 이전에 용해된 연료 스트림의 광촉매 방식으로 구동된 전처리는 U/Pu 용매 스트림으로부터 Np(V)로서 Np의 완전한 분리를 가능하게 하므로, 재처리 사이클에 Np/Pu 분할 단계가 추가될 필요가 없게 한다.
앞에서 관찰한 바와 같이, 티타늄 이산화물도 원자가 제어 응용에 잠재적으로 유망한 반도체인 것으로 식별되었다. 핵 재처리액 중의 TiO2의 광화학을 고찰하면, 이 물질의 밴드 에지 위치는 전도대가 SHE 대비 +0.15V의 전위를 갖고, 가전자대는 SHE 대비 +3.35V의 전위를 갖는 위치인 것으로 나타난다. 열역학적 계산은 TiO2가 울트라밴드 갭 조명을 받으면, 광발생된 전도대 전자는 pH＜0에서 TiO2를 Ti3+로 환원시킬 수 있는 에너지를 가지는 반면, 동시에 생성되는 가전자대 홀은 pH＜1에서 TiO2를 TiO2
2+로 산화시킬 수 있다. 결과적으로, 조명된 TiO
2는 pH＜1에서 포토애노드형 해리를, pH＜0에서는 포토애노드형 해리와 포토캐소드형 해리를 모두 일으킨다고 예상할 수 있다. 그의 전도대에 대한 에너지학은 특히 용액 pH＞1.5에서 광촉매 원자가 제어 목적으로 TiO2를 매력적으로 만든다. Np, Pu 및 U 이온의 존재 하에 pH 1.5에서 TiO2의 울트라밴드 갭 조명은 전도대 전자 구동된 Pu3+, U
4+ 및 불용성 NpO2의 생성을 초래하며, 이는 Np에 대한 가능한 추출 경로를 나타낸다.
앞에서 제시한 바와 같이, 본 발명의 프로세스는 악티니드 금속 이온 환원 반응을 위한 안정화제의 존재 하에 실행되는 것이 바람직하며, 이 안정화제의 역할을 고찰하기로 한다. 재처리액으로서 일반적인 질산 분위기에서 콜로이드상 SnO2를 조사하면, 전도대 전자 및 가전자대 홀이 생성됨과 동시에 다음과 같은 HNO3의 광분해가 일어날 수 있다:
아질산, HNO2은 다음과 같이 U(Ⅳ)을 U(Ⅵ)로 산화시킬 수 있고:
마찬가지로 Pu(Ⅲ) 및 Pu(Ⅳ)를 Pu(Ⅵ)로 산화시킬 수 있다. 상기 산화 반응은 Pu 및 U의 효율적인 분리를 방지한다. 그러나, 이러한 아질산 구동 산화 반응은 재처리액에 하이드라진과 같은 안정화제를 첨가함으로써 배제시킬 수 있으며, 상기 안정화제는 다음과 같이 플루토늄과 우라늄을 산화시키는 아질산을 분해한다:
이와 같이, 재처리액에 하이드라진을 첨가함으로써 재산화를 막도록 광발생된 U(Ⅳ) 및 Pu(Ⅲ)의 안정화를 가져오며, 따라서 우라늄과 플루토늄이 용매 추출 공정에 의해 분리될 수 있게 한다. 특히 바람직한 이 시스템의 실시예는 악티니드 금속 이온 환원용 반도체 광촉매 및 안정화제를 위한 전자 공여체가 단일 물질이자 동일한 물질일 때, 즉 반도체 광촉매에 대한 전자 공여체인 동시에 안정화제로서 사용될 때 달성된다.
본 발명의 바람직한 제1 실시예는, U(Ⅵ) 및 Pu(Ⅳ)를 함유하는 수성 액체(aqueous liquor)를 광촉매와 혼합하고 조명하여 Pu(Ⅳ)에서 Pu(Ⅲ)로, 또한 U(Ⅵ)에서 U(Ⅳ)으로 환원시키는 폐연료 재처리 방법을 포함하는 광촉매 프로세스를 도모한다. 적합한 광촉매로는 핵 재처리 과정중에 사용되는 일부 또는 모든 화학적 및 방사성 조건 하에 명백히 열역학적으로 또는 동역학적(kinetically)으로 안정한 임의의 금속 산화물, 도핑된 금속 산화물 또는 혼합된 금속 산화물이 포함되며, 바람직하게는 SnO2, TiO2, Nb2O5, Ta2O
5, WO3, ZrO2, BaTiO3 또는 SrTiO3로부터 선택된다.
Pu(Ⅲ)는 유기 용매에 추출될 수 없으며, 따라서 추출 가능한 U로부터 분리될 수 있다. 이로써, Pu(Ⅳ)에서 Pu(Ⅲ)로의 광촉매 환원 반응 후, 상기 액체는 유기 용매를 사용한 용매 추출 처리되어, U를 유기 용매상에 추출시키고 Pu(Ⅲ)를 수상 중에 잔류시킬 수 있다.
본 발명의 바람직한 제2 실시예에서, Np(Ⅵ)를 함유하는 수성 액체를 광촉매와 혼합하고 조명하여 Np(Ⅵ) 및 Np(V)를 Np(Ⅳ)로 환원시키는 폐연료 재처리 방법을 포함하는 광촉매 프로세스가 제공된다. 적합한 광촉매로는 핵 재처리 과정중에 사용되는 일부 또는 모든 화학적 및 방사성 조건 하에 명백히 열역학적으로 또는 동역학적으로 안정한 임의의 금속 산화물, 도핑된 금속 산화물 또는 혼합된 금속 산화물이 포함되며, 바람직하게는 SnO2, TiO2, Nb2O5, Ta
2O5, WO3, ZrO2, BaTiO3 또는 SrTiO3로부터 선택된다.
열역학적 계산에 따르면 Np(Ⅳ)는 pH 값 -0.5 이상에서 수용액 중에 불용성이며, 여기서 0 미만인 pH의 용액 산도는 핵 재처리에서 경험하게 되는 일반적인 산도이다. -0.5 이상의 pH에서 Np(Ⅳ)는 수상에 불용성이므로 침전을 일으키고, 따라서 용해성인 우라늄과 플루토늄으로부터 분리될 수 있다. 상기 수용액은 일반적으로 U(Ⅵ) 및 Pu(Ⅳ)를 함유하며, U(Ⅵ) 및 Pu(Ⅳ)는 모두 유기 용매에 추출될 수 있다. 본 발명의 제1 실시예에 따르면, Pu(Ⅳ)는 광촉매 환원 반응에 의해 유기 용매에 추출되지 않는 Pu(Ⅲ)로 바뀌며, U(Ⅵ)는 환원되어 추출 가능한 U(Ⅳ)로 바뀌고, 계속해서 침전 및 Pu(Ⅳ)에서 Pu(Ⅲ)로의 광촉매 환원 반응에 의해 분리되고, 이 액체는 유기 용매를 사용한 용매 추출 처리되어, U를 비수계 용매상에 추출시키고 Pu(Ⅲ)를 수상 중에 잔류시킬 수 있다.
본 발명의 바람직한 제3 실시예는, Np(Ⅵ)를 함유하는 수성 액체를 광촉매와 혼합하고 조명하여 Np(Ⅵ)를 Np(V)로 환원시키는 폐연료 재처리 방법을 포함하는 광촉매 프로세스에 관한 것이다. 적합한 광촉매로는 핵 재처리 과정중에 사용되는 일부 또는 모든 화학적 및 방사성 조건 하에 명백히 열역학적으로 또는 동역학적으로 안정한 임의의 금속 산화물, 도핑된 금속 산화물 또는 혼합된 금속 산화물이 포함되며, 바람직하게는 SnO2, TiO2, Nb2O5, Ta2O
5, WO3, ZrO2, BaTiO3 또는 SrTiO3로부터 선택된다. Np(V)는 유기 용매에 추출될 수 없으며, 따라서 추출 가능한 우라늄으로부터 분리될 수 있다. 상기 액체는 유기 용매에 추출될 수 있는 U(Ⅵ) 및 Pu(Ⅳ)를 일반적으로 함유하며, 적절한 전도대 에지 에너지학을 갖는 광촉매를 신중히 선택함으로써 U(Ⅵ) 및 Pu(Ⅳ)는 Np(Ⅵ)와 마찬가지로 광촉매반응 공정에 의해 변화되지 않는다. Np(Ⅵ)의 광촉매 환원 반응 후에 상기 액체는 유기 용매를 사용한 용매 추출 처리되어 U(Ⅵ) 및 Pu(Ⅳ)를 용매상에 추출시키고 수상 중에 Np(V)를 잔류시킬 수 있다.
바람직한 제3 실시예의 변형은 제2 형태의 광촉매로 추가 처리하는 단계를 포함하는 프로세스를 도모하며, 상기 처리는 바람직한 제1 실시예에 따라 수행되어 광촉매 반응 프로세스에 의해 Np(V)를 순차적으로 제거하여 활성이 높은 폐 스트림을 얻고, 이어서 제2 광촉매 반응 프로세스에 의해 U로부터 Pu(Ⅲ)를 분리한다.
앞에서 지적한 바와 같이, Np(Ⅵ) 및 Np(V)를 Np(Ⅳ)로 환원시키고, Pu(Ⅳ)를 Pu(Ⅲ)로 환원시키고, U(Ⅵ)를 U(Ⅳ)로 환원시키기 위한 특히 바람직한 광촉매는 SnO2이며; 상기 환원 반응용으로 바람직한 또 다른 촉매는 수용액의 pH가 1.5 미만으로 내려 가지 않는 조건에서 TiO2이다. ZrO2는 pH 0에서 적절한 화학적 안정성을 나타내어 환원제로서 적합하고, ZrO2의 전도대가 pH 0에서 표준 수소 전극 대비 약 -1V의 전위를 가지기 때문에 ZrO2도 바람직한 물질이다.
본 발명의 바람직한 제4 실시예는, 수용액, 특히 질산 용액 중에서 U(Ⅵ)를 U(Ⅳ)로 환원시키기 위한 상기 광촉매의 용도에 관한 것으로, 상기 U(Ⅳ) 이온은 이어서 프로세스 반응제로 사용된다. 상기 광촉매는 U(Ⅳ) 발생중에 사용되는 일부 또는 모든 화학적 및 방사성 조건 하에 명백히 열역학적으로 또는 동역학적으로 안정한 임의의 금속 산화물, 도핑된 금속 산화물 또는 혼합된 금속 산화물을 포함하며, 바람직하게는 SnO2, TiO2, Nb2O5, Ta2O
5, WO3, ZrO2, BaTiO3 또는 SrTiO3로부터 선택된다. 바람직한 광촉매는 상기 목적에 특히 적합한 것으로 입증된 SnO2이다. 본 발명의 이 실시예는 또한 핵 재처리 플랜트에서 사용되기 이전에 이어지는 희석 및 저장중에 실제로 광촉매 방식으로 발생되었을 수도 있고 발생되지 않았을 수도 있는 U(Ⅳ) 이온의 광촉매 방식의 안정화를 도모한다.
Claims (47)
- 금속 이온의 산화 상태를 제어하는 방법으로서,상기 금속 이온의 산화 상태 또는 원자가(valency)를 광촉매 반응에 의해 변화시키거나 유지시키는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
- 제1항에 있어서,핵연료 재처리 공정에서 금속 이온의 산화 상태 또는 원자가를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
- 제2항에 있어서,용해된 악티니드 금속 이온을 함유하는 용액에 미립자상(particulate) 반도체 광촉매 및 상기 반도체 광촉매에 대한 용해성 전자 공여체(soluble electron donor)를 첨가하는 단계, 및전자기적 방사선 또는 이온화 방사선(ionising radiation)으로 상기 반도체 광촉매를 조사(irradition)하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
- 제3항에 있어서,상기 미립자상 반도체 광촉매가 상기 악티니드 금속 이온을 함유하는 용액으로부터 제거되는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
- 제3항 또는 제4항에 있어서,상기 반도체 광촉매가 분산된 형태인 것을 특징으로 하는 제어 방법.
- 제4항 또는 제5항에 있어서,상기 반도체 광촉매가 고정화된(immobilised) 형태임을 특징으로 하는 제어 방법.
- 제6항에 있어서,상기 광촉매의 고정화를 위한 지지체로서 거대(macroscopic) 고체상 지지체를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
- 제2항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,상기 반도체 광촉매의 조사 단계는 상기 반도체 광촉매를 여기시킬 수 있는 충분한 에너지를 가지며, 악티니드와 상기 용해성 전자 공여체 모두의 흡수 파장 영역 밖의 파장 및 원하는 악티니드 환원 반응의 억제를 촉진하는 유도체를 생성할 수 있는 전구체(precursor) 물질의 흡수 파장 영역 밖의 파장을 가진 모노크롬화 전자기 방사선(monochromated electromagnetic radiation)을 사용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
- 제2항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,상기 시스템은 악티니드 금속 이온의 환원 반응을 위한 용해성 안정화제(stabiliser)의 첨가에 의해 추가적으로 개질되며, 상기 안정화제는 원하는 환원 반응의 억제를 촉진할 수 있는 임의의 광발생 물질(photogenerated substance)의 작용을 억제할 수 있는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
- 제9항에 있어서,상기 반도체 광촉매에 대한 전자 공여체 및 악티니드 금속 이온의 환원 반응용 안정화제가 하나의 동일한 성분인 것을 특징으로 하는 제어 방법.
- 제3항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,상기 미립자상 반도체 광촉매가 광여기(photoexcitation)될 수 있는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
- 제3항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,상기 미립자상 반도체 광촉매가 핵연료의 재처리 공정에서 대두되는 모든 화학적 및 방사성 환경에 대해 내화학성을 가지는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
- 제3항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,상기 미립자상 반도체 광촉매가 표적 환원 반응(target reduction)을 일으키기에 적절한 전도대 열역학 특성(conduction band thermodynamics)을 갖는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
- 제13항에 있어서,상기 미립자상 반도체 광촉매의 상기 전도대 밴드의 에너지가, 상기 반도체 광촉매 및 상기 반도체 광촉매에 대한 용해성 전자 공여체의 존재 하에, 용액 중 악티니드 금속 이온의 표적 환원 반응을 일으키기에 적절한 것을 특징으로 하는 제어 방법.
- 제13항에 있어서,상기 미립자상 반도체 광촉매의 상기 전도대 밴드의 에너지가, 상기 반도체 광촉매 및 상기 반도체 광촉매에 대한 용해성 전자 공여체의 존재 하에, 용액 중 악티니드 금속 이온의 표적 환원 반응을 일으키기에 적절하도록, 도펀트의 첨가에 의해 상기 미립자상 반도체 광촉매가 개질되는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
- 제3항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,상기 미립자상 반도체 광촉매가 1nm 내지 10㎛ 범위의 입자 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
- 제3항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,상기 미립자상 반도체 광촉매가 광에 대해 안정한 것을 특징으로 하는 제어 방법.
- 제3항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,상기 미립자상 반도체 광촉매는, 핵 재처리 과정중에 사용되는 화학적 및 방사성(rediolytic) 조건 하에 열역학적으로 또는 동역학적(kinetically)으로 안정한 적어도 하나의 금속 산화물, 도핑된 금속 산화물 또는 혼합된 금속 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
- 제18항에 있어서,상기 금속 산화물이, SnO2, TiO2, Nb2O5, Ta2O 5, WO3, ZrO2, BaTiO3 또는 SrTiO3를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
- 제18항에 있어서,상기 도핑된 금속 산화물이, 도핑된 SnO2, 도핑된 TiO2, 도핑된 Nb2O 5, 도핑된 Ta2O5, 도핑된 WO3, 도핑된 ZrO2, 도핑된 BaTiO3 또는 도핑된 SrTiO3를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
- 제20항에 있어서,상기 SnO2, TiO2, Nb2O5, Ta2O5, WO 3, ZrO2, BaTiO3 또는 SrTiO3가 Sn보다 더 큰 전기음성도를 가지며 SnO2와 고용체(solid solution)를 형성할 수 있는 적어도 하나의 금속으로 도핑되는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
- 제21항에 있어서,상기 금속이 Fe, Hg, Cr, Cd, U, Ta 및 W 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
- 제3항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,상기 전자 공여체가 전자를 공급하기 위해 비가역적으로 산화 반응을 일으킬 수 있는 적어도 하나의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
- 제23항에 있어서,상기 전자 공여체가 유기산, 알코올, 알데히드, 아미노산, 하이드라진 유도체 또는 하이드라진의 산화 반응 생성물 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
- 제24항에 있어서,상기 유기산이 포름산 또는 아세트산을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
- 제24항에 있어서,상기 알코올이 메탄올 또는 에탄올을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
- 제24항에 있어서,상기 알데히드가 포름알데히드 또는 아세트알데히드를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
- 제24항에 있어서,상기 하이드라진의 산화 반응 생성물이 하이드록실아민 또는 디하이드록실아민을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
- 제9항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서,상기 악티니드 금속 이온의 환원 반응을 위한 안정화제가 원하는 환원 반응의 억제를 촉진할 수 있는 유도체에 의해 비가역적으로 산화 반응을 일으킬 수 있고, 상기 유도체는 전구체 물질에 대한 전자기적 또는 이온화 방사선의 작용에 의해 생성된 것임을 특징으로 하는 제어 방법.
- 제29항에 있어서,상기 전구체 물질이 질산인 것을 특징으로 하는 제어 방법.
- 제29항 또는 30항에 있어서,상기 원하는 환원 반응의 억제를 촉진할 수 있는, 광발생된 유도체가 아질산인 것을 특징으로 하는 제어 방법.
- 제10항, 제29항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서,상기 안정화제가 하이드라진 또는 하이드라진의 산화 반응 생성물을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
- 제32항에 있어서,상기 하이드라진의 산화 반응 생성물이 하이드록실아민 또는 디하이드록실아민을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
- 제2항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서,핵분열성 물질(fissile material)을 형성하도록 핵연료의 재처리를 용이하게 하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
- 제34항에 있어서,상기 핵분열성 물질이 연료 펠릿, 연료 핀(fuel pin) 또는 연료 어셈블리(fuel assembly)의 형태로 되어 있는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
- 제34항 또는 제35항에 있어서,개질되지 않은 SnO2를 포함하는 미립자상 반도체 광촉매의 첨가를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
- 제1항 내지 제36항 중 어느 한 항에 있어서,U(Ⅵ) 및 Pu(Ⅳ)를 함유하는 수성 액체(aqueous liquor)를 광촉매와 혼합하고 조명하여 Pu(Ⅳ)를 Pu(Ⅲ)로 환원시키는 폐연료 재처리 방법을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
- 제37항에 있어서,Pu(Ⅳ)를 Pu(Ⅲ)로 광촉매 환원시키는 단계에 이어서, 상기 반응된 액체를 유기 용매로 용매 추출함으로써 상기 U(Ⅳ)를 유기 용매상(solvent phase) 내에 추출하고 상기 Pu(Ⅲ)를 수상(aqueous phase) 중에 잔류시키는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
- 제37항에 있어서,추가로 Np(V)를 함유하는 수성 액체를 광촉매와 혼합하고 조명하여 Np(Ⅵ) 및 Np(V)를 Np(Ⅳ)로 환원시키는 폐연료 재처리 방법을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
- 제39항에 있어서,Np(Ⅵ)를 Np(Ⅳ)로 광촉매 환원시키는 단계에 이어서, 상기 Np(Ⅳ)를 침전에 의해 분리하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
- 제39항 또는 제40항에 있어서,Pu(Ⅳ)를 Pu(Ⅲ)로 광촉매 환원시키는 단계에 이어서, 상기 반응된 액체를 유기 용매로 용매 추출함으로써 상기 U(Ⅳ)를 유기 용매상 내에 추출하고 상기 Pu(Ⅲ)를 수상 중에 잔류시키는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
- 제2항 내지 제36항 중 어느 한 항에 있어서,U(Ⅵ), Pu(Ⅳ) 및 Np(Ⅵ)을 포함하는 수성 액체를 광촉매와 혼합하고 조명하여 Np(Ⅵ)을 Np(V)로 환원시키고, U(Ⅵ) 및 Pu(Ⅳ)은 변화되지 않은 상태로 잔류시키는 폐연료 재처리 방법을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
- 제42항에 있어서,Np(Ⅵ)를 Np(V)로 광촉매 환원시키는 단계에 이어서, 상기 반응된 액체를 유기 용매로 용매 추출함으로써 상기 U(Ⅵ) 및 Pu(Ⅳ)를 유기 용매상 내에 추출하고 상기 Np(V)를 수상 중에 잔류시키는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
- 제2항 내지 제36항 중 어느 한 항에 있어서,U(Ⅵ)을 포함하는 수성 액체를 광촉매와 혼합하고 조명하여 U(Ⅵ)을 U(Ⅳ)로 환원시키고, 상기 U(Ⅳ)은 후속하여 프로세스 반응제로서 사용하는 폐연료 재처리 방법을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
- 제44항에 있어서,상기 광촉매가 SnO2인 것을 특징으로 하는 제어 방법.
- 제44항 또는 제45항에 있어서,상기 U(Ⅳ) 이온을 핵 재처리 플랜트 내에 사용하기 전에 광촉매 방식으로 안정화시키는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
- 제38항, 제41항 및 제43항 중 어느 한 항에 있어서,상기 유기 용매가 트리부틸 포스페이트 및 n-데칸을 포함하는 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB0125951.4 | 2001-10-30 | ||
| GB0125951A GB0125951D0 (en) | 2001-10-30 | 2001-10-30 | Process for controlling valence states |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20050040853A true KR20050040853A (ko) | 2005-05-03 |
Family
ID=9924730
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020047006628A KR20050040853A (ko) | 2001-10-30 | 2002-10-28 | 원자가 상태를 제어하는 방법 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1454326A2 (ko) |
| JP (1) | JP2005508244A (ko) |
| KR (1) | KR20050040853A (ko) |
| CN (1) | CN1578989A (ko) |
| AU (1) | AU2002337328A1 (ko) |
| GB (1) | GB0125951D0 (ko) |
| RU (1) | RU2004115750A (ko) |
| WO (1) | WO2003038836A2 (ko) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2494484C2 (ru) | 2008-05-02 | 2013-09-27 | Шайн Медикал Текнолоджис, Инк. | Устройство и способ производства медицинских изотопов |
| US10978214B2 (en) | 2010-01-28 | 2021-04-13 | SHINE Medical Technologies, LLC | Segmented reaction chamber for radioisotope production |
| EA028199B1 (ru) * | 2010-12-21 | 2017-10-31 | Сайтек Текнолоджи Корп. | Микродисперсии гидроксаматных полимеров и способы их получения и их применения |
| US10734126B2 (en) | 2011-04-28 | 2020-08-04 | SHINE Medical Technologies, LLC | Methods of separating medical isotopes from uranium solutions |
| CN104321623B (zh) | 2012-04-05 | 2018-11-30 | 阳光医疗技术公司 | 水性组件及控制方法 |
| CN103896345A (zh) * | 2014-02-27 | 2014-07-02 | 中国原子能科学研究院 | Nox氧化调节钚价态的方法和装置 |
| CN112695213B (zh) * | 2020-12-03 | 2022-09-09 | 北京工业大学 | 一种酸浸耦合光还原提取废fcc催化剂中稀土的方法 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1592425B1 (de) * | 1967-06-16 | 1970-12-10 | Kernforschung Gmbh Ges Fuer | Verfahren zur Gewinnung von Neptunium neben Uran und Plutonium aus bestrahlten Kernbrennstoffen |
| JPH06102148B2 (ja) * | 1986-01-22 | 1994-12-14 | 株式会社日立製作所 | 溶存物質の酸化又は還元方法及びその装置 |
| EP0233498B1 (en) * | 1986-01-22 | 1991-08-21 | Hitachi, Ltd. | Process and apparatus of photoelectrocalalytically reducing noble metals in a nitric acid solution |
| JP2640527B2 (ja) * | 1989-02-07 | 1997-08-13 | 株式会社日立製作所 | 硝酸溶液中溶存物質の酸化方法及び装置 |
| JPH08193B2 (ja) * | 1993-01-18 | 1996-01-10 | 株式会社日立製作所 | 核燃料再処理廃液の処理方法 |
| US5849200A (en) * | 1993-10-26 | 1998-12-15 | E. Heller & Company | Photocatalyst-binder compositions |
| JPH08117588A (ja) * | 1994-10-20 | 1996-05-14 | Fujikura Kasei Co Ltd | 電界凝集型流動性粉体とこれを用いた装置 |
| GB9603059D0 (en) * | 1996-02-14 | 1996-08-28 | British Nuclear Fuels Plc | Nuclear fuel processing |
-
2001
- 2001-10-30 GB GB0125951A patent/GB0125951D0/en not_active Ceased
-
2002
- 2002-10-28 RU RU2004115750/06A patent/RU2004115750A/ru not_active Application Discontinuation
- 2002-10-28 KR KR1020047006628A patent/KR20050040853A/ko not_active Application Discontinuation
- 2002-10-28 CN CNA028215796A patent/CN1578989A/zh active Pending
- 2002-10-30 AU AU2002337328A patent/AU2002337328A1/en not_active Abandoned
- 2002-10-30 WO PCT/GB2002/004875 patent/WO2003038836A2/en active Application Filing
- 2002-10-30 EP EP20020772568 patent/EP1454326A2/en not_active Withdrawn
- 2002-10-30 JP JP2003541000A patent/JP2005508244A/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AU2002337328A1 (en) | 2003-05-12 |
| RU2004115750A (ru) | 2005-05-27 |
| JP2005508244A (ja) | 2005-03-31 |
| WO2003038836A3 (en) | 2003-12-31 |
| GB0125951D0 (en) | 2001-12-19 |
| WO2003038836A2 (en) | 2003-05-08 |
| CN1578989A (zh) | 2005-02-09 |
| EP1454326A2 (en) | 2004-09-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4774026A (en) | Process and apparatus for oxidizing or reducing dissolved substance | |
| KR20050040853A (ko) | 원자가 상태를 제어하는 방법 | |
| EP0089185A2 (en) | Dissolution of Pu02 or Np02 using electrolytically regenerated reagents | |
| US4686019A (en) | Dissolution of PuO2 or NpO2 using electrolytically regenerated reagents | |
| JP3524743B2 (ja) | 使用済軽水炉燃料の再処理方法 | |
| Shuler et al. | The extraction of cesium and strontium from acidic high activity nuclear waste using a PUREX process compatible organic extractant | |
| JPH06102148B2 (ja) | 溶存物質の酸化又は還元方法及びその装置 | |
| JPH0518076B2 (ko) | ||
| JP3695828B2 (ja) | 使用済み核燃料再処理溶液からアメリシウムを分離するのに有用なＡｍ（ＩＩＩ）からＡｍ（ＶＩ）への電気化学的酸化法 | |
| Nakahara et al. | Separation of actinide elements by solvent extraction using centrifugal contactors in the NEXT process | |
| Bell et al. | Photo and Radiation Chemistry in Nuclear Fuel Reprocessin | |
| Su et al. | Gamma-ray destruction of EDTA catalyzed by titania | |
| US4938895A (en) | Process for removing radioactive ruthenium from aqueous solution | |
| JPH0691163A (ja) | 溶存物質の酸化又は還元方法 | |
| Boxall et al. | The applications of photocatalytic waste minimisation in nuclear fuel processing | |
| JP3113033B2 (ja) | 放射性溶液中のルテニウム及びテクネチウムの分離方法並びにそれを用いた使用済核燃料再処理プロセス | |
| Fukasawa et al. | Photochemical reactions of neptunium in nitric acid solution containing photocatalyst | |
| Wada et al. | Photochemical dissolution of UO2 powder in nitric acid solution at room temperature | |
| JPH09311196A (ja) | 光化学再処理方法 | |
| Nayak et al. | Photochemical destruction of organic compounds formed during dissolution of uranium carbide in nitric acid | |
| JPH08278395A (ja) | 使用済み原子燃料の再処理方法 | |
| Ishida et al. | Low corrosive chemical decontamination method using pH control,(II) decomposition of reducing agent by using catalyst with hydrogen peroxide | |
| JP3032193B1 (ja) | アメリシウムをキュリウムから分離する方法 | |
| Wada et al. | Separation and coextraction of Pu and Np by solvent extraction using 30% TBP/n-dodecane after and during photochemical valence adjusting | |
| RU2529185C1 (ru) | Способ подготовки карбидного оят к экстракционной переработке (варианты) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| WITN | Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid |