Separation of Am and Cm from HLLW by extraction chromatography using novel R-BTP extraction resins

新規R-BTP吸着剤を用いた抽出クロマトグラフィーによるHLLWからのAmとCmの分離

Wei, Y.*; 星 陽崇; 森田 泰治  ; Bruggeman, A.*; Goethals, P.*

Wei, Y.*; Hoshi, Harutaka; Morita, Yasuji; Bruggeman, A.*; Goethals, P.*

長半減期のマイナーアクチニド(MA=Am,Cm)を高レベル廃液(HLLW)から分離するため、有機溶媒の使用量を極少量に抑え、機器設備をコンパクトにできる抽出クロマトグラフィーによる新規プロセスの研究を進めている。本プロセスは、群分離を目的とするCMPO吸着剤を充填したカラム、及びMAとランタニド(Ln)を相互分離するためのR-BTP吸着剤を充填したカラムの二段の分離カラムから構成される。R-BTPは窒素ドナー抽出剤の類似体で、Ln(III)に比べてMA(III)に対して強い親和性を有することが確認されている。一般に、R-BTPは窒素のプロトネーションにより強酸性では不安定であるため、弱酸性での使用が想定されている。しかし、R-BTPの化学的な安定性はアルキル基の長さ及び構造に強く依存することが明らかになり、分岐させた側鎖を有するR-BTPは、硝酸濃度14Mの範囲でAm及びCmに対して強い吸着性を示した。加えて、34M硝酸への含浸吸着剤からの溶出は30ppm未満と極微量であった。したがって、構造を最適化させたR-BTP吸着剤を用いた単サイクル分離プロセスによる、HLLWからのMAの直接分離が可能であると考えられる。MA単分離サイクルでの放射線に対する耐久性の実験評価も報告する。

To separate the long-lived minor actinides (MA = Am, Cm) from high level liquid waste (HLLW), we have been studying an advanced process by extraction chromatography which uses minimal organic solvent and compact equipment. Generally, the process consists of two separation columns packed with CMPO extraction resin for elemental group separation and R-BTP extraction resin for the isolation of MA from lanthanides (Ln), respectively. R-BTP is a family of nitrogen-donor ligand which has been verified to have stronger adsorption affinity for trivalent MA over Ln(III). As an extractant or adsorbent, it is generally considered that R-BTP compounds shall be used in a weakly acid medium, since the compounds show less stability in acidic medium due to the protonation of nitrogen atoms. However, we have found that the adsorption selectivity for Am(III) and Cm(III) and chemical stability of R-BTP adsorbents strongly depend on the length and structure of the alkyl group.