Biomass for the separation of fission platinoids

バイオマスによる高レベル放射性廃液中貴金属の分離

Parajuli, D.; 広田 耕一; 瀬古 典明

Parajuli, D.; Hirota, Koichi; Seko, Noriaki

使用済核燃料再処理工程で発生する高レベル放射性廃液には、パラジウム,ロジウム,ルテニウムなどの有用金属が含まれる。溶液中に溶解する金属イオンは、通常溶媒抽出法やイオン交換樹脂法などにより分離されるが、酸性度が高く、放射能を帯びた高レベル放射性廃液では、耐久性や分離能に問題がある。本研究では、樹木の主成分であるリグニンの耐放射線性に着眼し、特にリグニンを多く含有する日本杉を基材とした、簡便で低環境負荷のバイオマス吸着剤の合成法の開発に取り組んだ。マイクロ波を利用して、重量比1:1, 1:2, 1:3の比率で日本杉と官能基のチオ尿素を混合して吸着剤の合成を行った結果、1:2の混合比で得られた合成吸着剤がグラフト率及び低薬品使用量の点で優れていることがわかった。また、この乾式合成プロセスで得られた吸着剤は、3M硝酸の模擬高レベル放射性廃液中のパラジウムのみを効率的に吸着分離し、耐放射線性にも非常に優れていることが明らかになった。

High level radioactive liquid waste (HLW) generated during the nuclear fuel processing is rich in valuable metals like Pd(II), Rh, Ru, etc. However, due to the stability and selectivity problems of commonly used extractants in highly acidic and radioactive condition of HLW, successful separation of useful metals is yet to realize. Expecting the potential application of Japanese Cedar Wood powder (CWP), which contains high amount of radiation-resistant lignin, we developed a sorbent containing thiamide group by dry modification of CWP with thiourea using microwave heating method. The new sorbent is found to be highly effective for the separation of Pd from simulated HLW solution. Most important result is the stability of the material with respect to the Pd loading capacity upon exposure to as high as 2000 kGy rays (10 kGy per hour). This result verifies the strong prospective of using natural material especially in extreme conditions like HLW.