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新規抽出剤・吸着剤によるTRU・FP分離の要素技術開発; Cs・Sr分離技術開発(受託研究)

Development of separation technology of transuranium elements and fission products by using new extractants and adsorbents; Development of separation technology of Cs and Sr (Contract research)

星 陽崇; 菊池 孝浩; 朝倉 俊英; 森田 泰治; 木村 貴海

Hoshi, Harutaka; Kikuchi, Takahiro; Asakura, Toshihide; Morita, Yasuji; Kimura, Takaumi

使用済核燃料の再処理で発生する高レベル廃液から発熱性のCs及びSrを、抽出剤含浸吸着剤を用いて選択的に分離回収する方法を研究した。カリックスクラウン誘導体を用いるCs吸着剤は、Csに対して極めて高い選択性を示し、Csを選択的に分離回収できることが明らかになった。$$gamma$$線に対する耐久性も高く、想定される線量ではほとんど動的飽和吸着容量が減少しないことがわかった。一方、クラウンエーテル誘導体を用いるSr吸着剤は、Ba及びTcが挙動をともにするものの、Srに対して高い選択性を示し、高濃度硝酸溶液からSrを選択的に分離回収できることが明らかになった。$$gamma$$線の照射により動的飽和吸着容量が減少し、想定される線量では約30%低下した。NUCEFに貯蔵された実HLLWを使用して、Cs分離試験及びSr分離試験をカラム法で実施した。コールド試験で得られた結果と同様に、良好な分離結果が得られた。最後に、想定される分離スキームに従ったフロー試験を実施し、Cs及びSrは効果的に他のFP元素から分離回収された。本分離手法は、高濃度硝酸溶液から選択的にCs及びSrを分離するためには、非常に有望であることが示された。

We have studied selective separation of Cs and Sr, which are included in high level liquid waste (HLLW) generated from reprocessing of spent nuclear fuel and are major heat generators, by using extractant impregnated adsorbents. Cs adsorbent using calix arane derivatives showed excellent selectivity for Cs. It also showed significant stability against $$gamma$$-irradiation. Sr adsorbent using crown ether derivatives also showed high selectivity for Sr from nitric acid solution, except for Ba and Tc. Dynamic capacity decreased ca. 30% after $$gamma$$-irradiation. Hot test using genuine HLLW stored in NUCEF was performed for separation of Cs and Sr through columns, respectively. Each Cs and Sr was separated from other typical fission product elements as well as the results obtained in preliminary experiments. Finally, Cs and Sr were separated according to a supposed separation scheme. Although some complexing agents were added in simulate HLLW, no negative effect was found.

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