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Study on separation of platinum-group metals by using laser-induced particle formation

レーザー微粒子化を利用した白金族金属分離法の研究

佐伯 盛久; 利光 正章; 大場 弘則  

Saeki, Morihisa; Toshimitsu, Masaaki; Oba, Hironori

レーザー微粒子化を利用した高レベル放射性廃液からの白金族元素分離法を考案し、パラジウム,ロジウム,ルテニウム及びネオジムが溶解した模擬溶液を用いて原理実証実験を行った。1.5mL模擬溶液に等量のエタノールを加え、266nm紫外レーザーを40分照射することにより、模擬溶液中のパラジウム,ロジウム,ルテニウムを選択的に微粒子化し、ネオジムと分離した。サブミクロンサイズまで成長させた白金族元素微粒子をろ過又は遠心分離により回収し、誘導結合プラズマ発光分光法により試料溶液中に残存する金属イオン濃度を分析した。その結果、ネオジムイオン濃度はレーザー照射前と変化しなかったのに対し、パラジウム、ロジウム及びルテニウムイオン濃度はそれぞれ100%, 94-99%, 65-69%減少しており、レーザー微粒子化とろ過又は遠心分離との組合せにより、白金族元素を溶液中から合金微粒子として回収できることを実証した。また、さまざまな実験パラメーターに対する白金族元素の回収率依存性を調べたところ、照射レーザー強度によりパラジウムとロジウムを相互に分離可能なことが示された。

We proposed separation technique of platinum-group metals (PGMs) from a solution of high-level radioactive waste by using laser-induced particle formation, and performed its proof-of-principle experiment. The simulated solution of high-level radioactive liquid wastes (HLLW) was prepared by dissolving Pd, Rh, Ru and neodymium (Nd) into distilled water. The Nd metal was added as representative of lanthanide and minor actinide. After 40-min irradiation of an UV laser to mixture of the simulated solution of HLLW and ethanol, the Pd, Rh and Ru metals were separated from the Nd ion as particle with sub-micron size. The Pd, Rh and Ru metals were recovered with efficiency of 100%, 94-99%, 65-69%, while the Nd ion was completely kept in the sample solution. Moreover, we investigated dependence of recovery efficiency on various experimental parameters. The results suggest mutual separation of Pd and Rh by arrangement of the intensity of the irradiation laser.

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