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DIDPA溶媒からのDTPAを用いる逆抽出による3価の超ウラン元素と希土類元素との分離法の開発; シミュレーション解析コードによる分離度の評価

Development of selective stripping method by DTPA for trivalent actinides from rare earth elements in DIDPA solvent; Evaluation of separation performance by simulation code

藤原 武; 森田 泰治

Fujiwara, Takeshi; Morita, Yasuji

日本原子力研究所(現・日本原子力研究開発機構)で進めてきた4群群分離プロセスの開発において、3価の超ウラン元素と希土類元素との分離法として、両者が共存するジイソデシルリン酸(DIDPA)溶媒から3価の超ウラン元素をジエチレントリアミン5酢酸(DTPA)によって選択的に逆抽出する方法について検討してきた。本研究では、これまでのバッチ実験で得た対象元素の分配比のデータをもとに、当該分離工程のシミュレーション解析コード(以下「解析コード」と記す)を作成し、同工程の分離度の評価、及び最適プロセスについて検討した。作成した解析コードの妥当性を評価するため、Nd単独、または複数の希土類元素を用いたミキサーセトラーによる連続逆抽出試験の結果を、解析コードによって説明することを試みた。その結果、DIDPA溶媒からDTPAによる連続逆抽出試験の結果は、対象元素の濃度が低い場合であれば、作成した解析コードによって十分説明できることが確認できた。また、3価の超ウラン元素製品に同伴する希土類元素量を低減するためには、有機相スクラブ段を設置することが有効であることがわかった。

In the 4-Group Partitioning Process developed in Japan Atomic Energy Research Institute (presently: Japan Atomic Energy Agency), we examined selective stripping method by DTPA for Am and Cm from the rare earth elements (REs) in DIDPA solvent. In the present study, the performance of the selective stripping and the optimization of the separation process was examined by a simulation program which uses the values of distribution ratios of Am and REs obtained by batch experiments. The validity of the simulation program was confirmed by comparing the results of the simulation with the results of continuous stripping tests of REs with DTPA solution from the DIDPA solvent using mini-mixer-settlers. The distributions of the REs in mini-mixer-settlers were adequately predictable in the condition with low concentration of the REs by the simulation program. It is effective to add the scrubbing steps by organic solvent in order to decrease the amount of REs that contaminate the Am and Cm product.

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