CMPOを用いた溶媒抽出における第三相の生成挙動(2)

Behavior of third phase formation in solvent extraction using CMPO(II)

駒 義和  ; 根本 慎一; 小沢 正基; 富樫 昭夫; 石井 太郎*

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高レベル放射性廃液から超ウラン元素を回収するための方法として、TRUEX法が研究・開発されている。この方法では、硝酸溶液中からIII価のアクチニドを抽出できるoctyl(phenyl)-N、N-diisobutylcarbamoyl methylphosphine oxide(CMPO)を抽出剤としてTBPやn-dodecaneと混合して使用する。この混合溶媒は、TBP-n-dodecaneの混合溶媒に比べ、低濃度の金属の装荷で第三相を生成するという性質を有している。この第三相の生成と消滅の挙動について、前報告では基本的な性質を把握した。本報告では、重および軽有機相の組成の温度依存性、U抽出時の抽出挙動、濃縮高レベル廃液への適用性、および希釈剤の影響について検討した。結果として、以下の事項が明らかとなった。硝酸を抽出した溶媒の組成分析から、分相した有機相の組成に影響する因子として、非抽出化学種の濃度の他に温度も挙げられることが分かった。U抽出時には、ある濃度以上のUを抽出した溶媒は第三相ではなく黄色の沈澱物を生成する現象が観察され、析出の限界濃度はその系でほぼ一定であり、かつ温度に対する依存性が大きくないことが分かった。この沈澱物はガラス管の内壁に付着するなど、抽出操作に悪影響を及ぼすため、その生成を避けなければならない。模擬廃液を用いた試験では、溶媒のTBP濃度と温度条件を適切に設定することにより、廃液を希釈せずに処理できる可能性があることが分かった。操作条件の決定に際しては、実廃液を用いて希釈率や温度条件を詳細に検討する必要があるが、濃縮廃液に適用するための条件としては、溶媒のTBP濃度として1.4M、操作温度として40度Cが典型的な数値として挙げられる。希釈剤の与える影響に関して、全炭素数が12の炭化水素をn-dodecaneと比較した結果、炭素鎖長と分枝数が第三相の生成濃度に影響する。

The TRUEX process has been developed to recover transuranium elements from high level liquid waste. This process uses octyl(phenyl)-N,N-diisobutylcarbamoylmethylphosphine oxide (CMPO) which is able to extract tri-valent actinides. It is already well known that a third phase appears at the interface when rare earths and other metal ions are extracted from a concentrated solution into TRUEX solvent which consists of CMPO with TBP - dodecane mixture. The basic researches concerning behavior of third phase formation and elimination were done in previous experiments. Succseively, dependency of temperature on organic phase composition, behavior of U extraction, applicability to high level liquid waste and diluent effect were investigated in these experiments. Consequently, these results were made obviously. By composition analysis of solvent which extracted nitric acid, it was found that not only concentration of extracted species, but temperature also influences on the composition of split phase. Extraction of high uranium concentration caused yellow precipitation. Critical concentration for precipitation were constant in each system and not dependent on temperature significantly. This precipitation was considered to affect extraction procedure, so that the condition should be selected carefully. In experiment using simulated waste, it's found that with appropriate condition of TBP concentration and temperature, dilution of concentrated liquid waste would not be necessary. From this work, 1.4 M for TBP concentration and 40 C are promisible and that are typical values for concentrated waste. However, to determine the practical conditon for real waste treatment, further experiments should be done. From comparison of hydrocarbon composed of 12 carbons with n-dodecane as diluent, carbon chain length and banching influence on critical concentration of third phase formation.