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Strategic recycling of fission products in nuclear fuel cycle as for hydrogen production catalyst

水素製造触媒としての核燃料サイクルにおける核分裂生成物の戦略的リサイクル

小澤 正基; 藤田 玲子*; 小山 真一  ; 鈴木 達也*; 藤井 靖彦*

Ozawa, Masaki; Fujita, Reiko*; Koyama, Shinichi; Suzuki, Tatsuya*; Fujii, Yasuhiko*

核燃料サイクルにおける希少金属核分裂生成物の分離・回収のため、触媒的電解採取(CEE)法を研究開発している。放射性廃液中のPd$$^{2+}$$イオンはそれ自身効率よく回収されるとともに共存イオン、RuNO$$^{3+}$$, ReO$$_{4}$$$$^{-}$$, TcO$$_{4}$$$$^{-}$$、等に対しメディエータ(Pd$$^{2+}$$)及びプロモータ(Pd$$_{it adatom}$$)としてそれらの析出を促進する。CEE法により製造した4元系の電極触媒はアルカリ水あるいは人工海水の電解水素製造プロセスにおいて白金電極の2倍程度の高活性を示した。触媒活性の支配元素は主としてRu他であり、Pdは「造粒剤」の役割を果たすと考えられた。CEE法並びにイオン交換クロマト法を主分離法とし、高度にアクチニドや核分裂生成物を分離する「先進オリエントサイクル」は、物質の核変換・利用により放射性廃棄物の大幅な低減に寄与することができる。

Catalytic Electrolytic extraction method has been studied as a separation tool for rare metal fission products, RMFP in the spent nuclear fuel. In an employed CEE process, Pd$$^{2+}$$ cation itself would not only be easily deposited from various nitric acid solutions, but enhance also the deposition of co-existing RuNO$$^{3+}$$, ReO$$_{4}$$$$^{-}$$ and $$^{99}$$TcO$$_{4}$$$$^{-}$$ by acting as a catalyst. The quaternary-, Pd-Ru-Rh-Re, deposit Pt or Ti electrode, fabricated by CEE, suggested the highest cathodic current corresponding to the hydrogen generation reaction in both alkaline solution and sea water. Advanced ORIENT Cycle, where ion exchange chromatography using tertiary pyridine resin and the CEE employ as mainstay separation technology, will enhance separation and utilization of actinide and fission product, and thus be expected to realize ultimate reducing radioactive wastes.

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