From waste to resource, nuclear rare metals as a dream of modern alchemists

廃棄物から資源へ、現代の錬金術師の夢としての原子力レアメタル

小山 真一  ; 鈴木 達也*; 小澤 正基

Koyama, Shinichi; Suzuki, Tatsuya*; Ozawa, Masaki

Uの核分裂により40元素及び400を超える核種が生成する。特に、Ru, Rh, Pd, Tc, Mo, Cs, Srや希土類が多く生成する。これを原子力レアメタルとする。高速炉における使用済燃料1トンあたりのPd, Ru, Rh及びTc生成量は、それぞれ11kg, 13kg, 4kg及び3kgと評価される。また、MoやDyといった幾つかの希土類は5年程度の冷却で非放射性といえる状況になる。Ru, Ru, Rh, Pd及びAgといった核種は、同位体分離を行わなくても安定に存在し、高レベル廃液から分離した後、触媒電解法で得られる。本論文は、原子力レアメタルのリサイクルと軽白金族元素利用を提案する。原子力レアメタルと超半減期FPの分離は燃料サイクルのミッションに新たな方向性を与えるだけでなく、現放射性廃棄物処理の劇的な改善効果を生む。

The Ru, Rh, Pd, Tc, Mo, Cs, Sr and Lanthanides (Lns) etc. are rich in the spent fuel and are categorized as nuclear rare metal (NRM). Typical yields of Pd, Ru, Rh and Tc will reach to around 11kg, 13kg, 4kg and 3kg, respectively per metric ton of the reference fast reactor spent fuel. Especially, Mo and Lns (Dy, Er, Yb) are non-radioactive and non-exothermic elements at the separation after 5 years cooling. Stable isotopes like Ru, Ru, Rh, Pd and Ag can be obtained without isotope separation if proper element separation of Ru/Pd, Rh/Ru, Pd/Ag, Tc/Ru will be applied. In modern utilization of the NRM, the first step is the separation from the high level liquid wastes (HLLW), and catalytic electrolytic extraction (CEE) method is applicable. The paper suggests the reality of the recycle of the NRM, with a recommendation to use light platinum group (Pt-G) and Tc after proper stockpile.