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Separation of platinum-group metals from radioactive waste liquid by laser induced particle formation

レーザー誘起微粒子化反応を利用した放射性廃液からの白金族元素の分離

佐伯 盛久*; 浅井 志保; 蓬田 匠 ; 半澤 有希子 ; 田口 富嗣*; 堀田 拓摩 ; 北辻 章浩 ; 大場 弘則*

Saeki, Morihisa*; Asai, Shiho; Yomogida, Takumi; Hanzawa, Yukiko; Taguchi, Tomitsugu*; Horita, Takuma; Kitatsuji, Yoshihiro; Oba, Hironori*

使用済核燃料や高レベル放射性廃棄物中(HLW)中には、ウランの核分裂によって生成するパラジウム, ロジウム、およびルテニウムなどの白金族元素(PGMs)が存在しており、HLW処分の安全評価や資源利用の観点から、それらを回収する研究が進められてきた。また、パラジウムは長寿命核種$$^{107}$$Pdを含んでおり、長期的な安全性を評価する目的で、その存在量の測定が不可欠となっている。しかし、$$^{107}$$Pdを定量するには、測定前処理段階で、純度の高いパラジウムを回収する技術が要求される。我々は、レーザー照射によって誘起される微粒子化反応を利用して、溶液中のPGMsを高純度で回収する方法を開発した。本方法では、PGMsの電荷移動吸収帯がUVレーザーの波長領域に存在することを利用して、PGMsイオンを選択的に還元し、沈殿として回収することができる。UVレーザーを密封状態の試料溶液に照射するだけで分離が完了するため、回収操作で発生する廃棄物(二次廃棄物)が少ない点も特徴である。発表では、使用済核燃料の溶解液から回収したパラジウム中の$$^{107}$$Pd定量とPGMs/希土類元素混合溶液からのPGMs分離の結果を報告する。

Platinum-group metals (PGMs), such as Pd, Ru, and Rh are generated by nuclear fission of U and can be found in spent nuclear fuel (SNF) and high-level radioactive waste (HLW). Separation techniques for PGMs from HLW have been investigated for the safety assessment of HLW and the reuse of PGMs as resources. Among such PGMs, only Pd has a long-lived radionuclide $$^{107}$$Pd. Accordingly, the precise measurement of the amount of $$^{107}$$Pd in HLW is essential for the long-term safety management of HLW. The determination of $$^{107}$$Pd requires a reliable separation technique that allows selective Pd recovery with high purity. We developed a new separation technique specialized for PGMs. The technique involves UV-laser irradiation that induces selective reduction of ions of PGMs. The reduced PGMs can be readily recovered as precipitates. At the conference, the separation performances of PGMs and some applications of our technique will be discussed.

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