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Application of supercritical fluid extraction to metal separation in the field of nuclear technology

原子力分野における金属分離への超臨界流体抽出の適用

目黒 義弘; 富岡 修; 高橋 邦明; 和田 隆太郎*; 山本 誠一*; 福里 隆一*

Meguro, Yoshihiro; Tomioka, Osamu; Takahashi, Kuniaki; Wada, Ryutaro*; Yamamoto, Seiichi*; Fukuzato, Ryuichi*

反応容器の大きさが約4000cm$$^3$$の工学規模の超臨界二酸化炭素リーチング装置を作成した。この装置に、物質移動速度を促進するための、超音波振動,圧力変調,攪拌装置を設置した。ウラン酸化物を付着させた海砂,焼却灰,多孔質アルミナブロックを模擬試料として作成し、同装置を用いてこれら試料から硝酸-トリブチルリン酸錯体を反応剤として含む超臨界二酸化炭素中へのウランの分離を試みた。一回の分離試験に用いる反応剤の量を150g、錯形成工程の圧力を15MPa、温度を60$$^{circ}$$C、時間を15分とし、溶解操作の圧力を20MPa、温度を60$$^{circ}$$C、使用CO$$_2$$量を15kgとして、ウランの分離を行った結果、数回の分離操作によって海砂試料及びアルミナブロック試料から99%以上のウランを分離することができた。物質移動速度促進装置を作動させることによって、ウランの分離効率が向上することを確認した。これによって焼却灰試料からも99%以上のウランを分離できた。

A large-scale apparatus having a reaction vessel of ca. 4000 cm$$^3$$ was developed for supercritical CO$$_2$$ leaching. An ultrasonic wave oscillator, stirring device, and piston compressor were equipped to the apparatus to enhance mass transfer rate of substances in supercritical CO$$_2$$. A sea sand sample, an incinerated ash sample, and a porous alumina brick sample, in which uranium oxide was adsorbed, were prepared as simulated samples of radioactive wastes and uranium was tried to remove from these samples to supercritical CO$$_2$$ including nitric acid - tri-n-butyl phosphate complex as a reactant using the apparatus. By several times of the uranium separation, more than 99% of uranium was removed from the sea sand sample and the ash sample. When the mass transfer enhanced system was operated, it was confirmed that separation efficiency of uranium was improved and then 99% of uranium could be removed form the ash sample.

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