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佐々木 祐二; 津幡 靖宏; 白数 訓子; 森田 圭介; 鈴木 智也
日本原子力学会和文論文誌, 14(3), p.202 - 212, 2015/09
新しい分離概念である「単サイクルプロセス」を開発中である。これは、分離対象のアクチノイドや核分裂生成元素を一括で抽出し、逆抽出によって相互分離を行うものである。ハードな金属やソフト性金属、オキソアニオンを同時に抽出する必要があり、ソフトドナーを持つ強力な抽出剤の利用が求められる。NTAアミドはこれを可能とする一つの抽出剤である。一括抽出した後の逆抽出による相互分離であるが、Pd, Ruは、チオ尿素, システイン, ジエチレントリアミン, トリスアミノエチルアミンなど、Moは、MIDEA, NTAアミド(C2), イミノジメチルリン酸など、Re(Tcの代用)は高いpH条件での水相を用いることで逆抽出可能であることが分かった。
佐々木 祐二; 津幡 靖宏; 白数 訓子; 森田 圭介; 鈴木 智也
Proceedings of 21st International Conference & Exhibition; Nuclear Fuel Cycle for a Low-Carbon Future (GLOBAL 2015) (USB Flash Drive), p.1653 - 1656, 2015/09
高レベル廃液の新しい分離プロセス概念が検討された。このプロセスはアクチノイドと核分裂生成元素を一括で抽出し、逆抽出で相互分離する方法である。単独の抽出剤と幾つかの逆抽出剤が必要となり、白金族元素,アクチノイド,酸素酸の陰イオンを同時に抽出する抽出剤が望まれる。NTAアミドは有望な抽出剤の一つである。次に逆抽出剤の検討が必要であり、水溶性のハードドナー,ソフトドナーによる効果を調査中であり、結果を報告する。
高梨 光博; 駒 義和; 青嶋 厚
JNC TN8400 2001-022, 60 Pages, 2001/03
JNC-TN8400-2001-022.pdf:1.31MB
TRUEXプロセスの数値シミュレーションコードを開発した。このコードを用いて、高レベル放射性物質研究施設(CPF)で行われた向流抽出試験におけるアメリシウムとユウロピウムの濃度プロファイルを計算した。計算の結果は実験結果とほぼ一致した。また、プルトニウム燃料センターで行われたTRUEX法を用いたAm回収試験の条件について検討し、スクラブ液中の酸濃度の低下および溶媒・逆抽出液量の低下により、逆抽出効率の向上および試験廃液の低減が可能となる条件を示した。試験条件を設定できるようにするために、計算対象成分にジルコニウム、モリブデンおよび鉄を追加し、これらの金属およびアメリシウムやユウロピウムとシュウ酸との錯体の抽出挙動に対する影響を計算コードに加えた。シュウ酸錯体の影響を考慮することにより、アメリシウムやユウロピウムなどの濃度プロファイルにおいても、水相濃度の計算値が、錯体の影響を考慮していない場合に比べて上昇した。CPFで行われた試験に対して、シュウ酸添加量とアメリシウム回収率の関係を計算により調べたところ、過去の試験で用いられたシュウ酸濃度が、処理溶液および洗浄溶液からともに0.03mol/Lであったのに対して、これをそれぞれ0.045および0.06mol/Lとしてもアメリシウムの回収率を十分高い値(99.9%以上)に維持できることが明らかになった。したがって、添加できるシュウ酸濃度には余裕があり、ジルコニウムなどの除染性をさらに高められる可能性があった。加えて、ユウロピウムを回収するプロセスフローシートにおけるシュウ酸濃度条件の設定を計算によりおこなった。
渡邉 雅之; 龍ヶ江 良三*; 高田 清史*; 森田 泰治; 久保田 益充
JAERI-Research 99-034, 55 Pages, 1999/05
JAERI-Research-99-034.pdf:1.7MB
本報告では、ソルトフリー試薬である炭酸ヒドラジンによりDIDPA[Diisodecylphosphoric Acid]又は、HDEHP[Di-(2-ethylhexyl)phosphoric Acid]からの金属の逆抽出挙動を系統的に調べた。その結果、HDEHPからは、アクチノイド、ランタノイド、Zr、Moの逆抽出が可能で、DIDPAからは、アクチノイド、ランタノイド、Moの逆抽出が可能であることがわかった。
渡邉 雅之; 森田 泰治; 久保田 益充*; 龍ヶ江 良三*
Radiochimica Acta, 87(3-4), p.115 - 119, 1999/00
炭酸ヒドラジンによる、ジ2-エチルヘキシルリン酸からの三価及び四価アクチニドの逆抽出挙動について調べた。その結果、三価及び四価アクチニドの逆抽出メカニズムを解明することができた。特に四価アクチニドについては、Pu(IV)とNp(IV)では逆抽出メカニズムは異なり、Np(IV)は逆抽出時にNp(V)に酸化されることがわかった。
和田 幸男; 佛坂 裕泰*; 佐々木 聡; 冨安 博*
PNC TY8607 97-002, 158 Pages, 1997/05
本報告書は、平成4年から東京工業大学原子炉工学研究所の富安研究室と動燃事業団先端技術開発室とで継続的に進めている、光化学研究に関する平成8年度共同研究成果報告書である。本年度は昨年度に引き続き、アクチノイドおよびランタノイド元素の光化学分離および光励起量子効果利用に関する基礎研究を分担して行った。その結果、3M硝酸溶液中のPuおよびNpを光化学的に原子価調整し、TBP溶媒中に共抽出した後、選択的にNpだけを再び同じ3M硝酸溶液中に戻す、光化学逆抽出技術の原理実証に成功した。また、アクチノイドおよびランタニノイド元素の光化学的分離手段として可能性のある、これらの元素の大環状配位子錯体を用いた光励起一反応挙動実験を行った。その結果、多種類のLn3+を含む水溶液中の特定のLn3+錯体に固有な光吸収波長の光を照射することにより、そのLn3+を選択的に分離することが可能であると結論された。また、Cm3+の模擬物質として用いたEu3+に関する知見では、Eu3+と同程度の励起寿命と遥かに大きなモル吸光係数を持つCm3+に対しても適用可能であると推定された。
駒 義和; 渡部 雅之; 野村 和則; 小山 智造; 岡本 文敏; 田中 康正
PNC TN8410 96-258, 46 Pages, 1996/09
CMPO-TBP混合溶媒を用いた三価アクチニド(An(3))/ランタニド(Ln)分離技術の開発の一環として、PUREX法に関する試験で発生した実廃液を用いた向流多段抽出試験を行った。抽出・洗浄・硝酸逆抽出、An(3)逆抽出及びLn逆抽出の4つの工程から成る基本フローシートに基づき実施した。本試験では、硝酸逆抽出工程へのHAN溶液の適用性、An(3)逆抽出工程での低濃度塩析剤溶液の使用によるAn(3)回収率の向上、低酸度の供給液を用いた際のFPの挙動を主に調べた。以下の事実が明らかとなった。比較的低い硝酸濃度(1.3M)の供給液を用いたが、Am、Cm及び希土類は99.8%以上抽出された。硝酸逆抽出液として0.4MHAN(pH2.0)を適用し、装荷溶媒からの硝酸のみを除去できることを確認した。また、硝酸逆抽出工程に洗浄部を設けることにより、非抽出金属の水相への損失を0. 1%未満とすることができた。An(3)製品には、AmとCmの他に一部のSm及びEu、ほとんどのYが同伴した。逆抽出液の溶媒に対する流量比(O/A比)を大きく設定したため、一部のAmがLn廃液に移行した。Ruは回収されなかった。洗浄溶媒中に硝酸が含まれていたが、明確な蓄積は認められなかった。Ln逆抽出工程では、溶媒中の三価金属が支障なく回収された。Ruは残留するため、アルカリ洗浄等の操作がさらに必要である。今後の課題としては、An(3)逆抽出工程の最適化、硝酸銀を含む廃液の処理・再利用が挙げられる。
桜井 勉; 高橋 昭; 石川 二郎; 古牧 睦英
Journal of Nuclear Science and Technology, 32(7), p.664 - 670, 1995/07
被引用回数：4 パーセンタイル：42.81(Nuclear Science & Technology)使用済燃料溶解時のヨウ素の挙動は、多くの研究者により解明されつつあるが、それ以降のピュレックスプロセス中の挙動はほとんどわかっていない。本研究ではその点について知見を得ることを試みた。模擬燃料溶解液及びI
またはIO
を含む硝酸ウラニル溶液を、ガンマ線照射した抽出剤(30%TBP/70%n-ドデカン)と接触させることにより、ヨウ素化学種のウラン抽出、逆抽出、及び溶媒洗浄における挙動を調べた。ウラン抽出の際、約70%のコロイドと90%以上のI及びIOが有機相に抽出され、ウラン逆抽出の際にも有機相に保持される。溶媒洗浄の際、大部分のコロイドと約50%のI及びIOが水相に逆抽出された。使用済燃料溶解液中の残留ヨウ素も、コロイド状ヨウ素と同じ挙動をとることが予想される。
白橋 浩一; 森田 泰治; 久保田 益充
JAERI-Research 95-012, 34 Pages, 1995/03
JAERI-Research-95-012.pdf:0.84MB
0.5M DIDPA溶媒に抽出されたZrとMoのシュウ酸溶液による逆抽出挙動を調べた。Zrはシュウ酸濃度0.8Mでは逆抽出が可能な分配比0.697を示した。Zrの分配比は、シュウ酸濃度0.1Mから0.8Mの範囲では、シュウ酸イオン(CO
)濃度の3乗に、水素イオン濃度の4乗にそれぞれ反比例した。このことから、Zrは、シュウ酸溶液中でZr
(OH)
(CO
)
の化学形で存在していると推定される。Moはシュウ酸濃度0.5Mで逆抽出可能な分配比0.05を示した。Moの分配比は、CO濃度の1乗から2乗に、水素イオン濃度の1乗あるいは2乗にそれぞれ反比例した。Moは、H
(MoO)
あるいはH
(MoO)
(m=1あるいは2)にCOが1あるいは2分子配位した化学形でシュウ酸溶液中に存在しているものと考えられる。
龍ヶ江 良三*; 白橋 浩一; 久保田 益充
JAERI-Research 95-011, 72 Pages, 1995/03
JAERI-Research-95-011.pdf:1.77MB
DIDPAによるアクチノイド抽出分離の研究の一環として、DIDPA中に含まれるUの逆抽出挙動を中心として実験検討を行った。実験は主として、Uを0.5M硝酸溶液からDIDPA中に抽出した上で、逆抽出することにより逆抽出剤を選定した。その結果、DIDPA中に抽出されたUは炭酸ヒドラジンまたは炭酸ナトリウム溶液により、その分配比が0.1以下で水相に移行することが明らかになった。本研究の結果およびこれまでの成果から、高レベル廃液中の主要なアクチノイドをDIDPAにより抽出し、各抽出剤により回収できる可能性、すなわち、DIDPAによるアクチノイドの一括分離の可能性が示された。
富樫 昭夫; 根本 慎一; 坂井 敏幸*; 野村 和則; 木村 通*; 小沢 正基
PNC TN8410 92-267, 41 Pages, 1992/07
使用済燃料再処理における分配工程ではTBPに抽出されているPu(IV)とU(VI)のうち、Puのみを選択的に逆抽出し、U,TBP相中のUから分離することを基本としている。Puを選択的に逆抽出分離するため、一般には還元剤を用いてPU(IV)をPu(III)に還元し、抽出性の低いPuとしつつ分離する方法が採られている。本研究では還元剤として硝酸ヒドロキシルアミン(HAN)を用いHAN-HNO3-TBP系におけるTBP相中のPuに着目し「みかけの逆抽出速度」を求めた。以下に結果を示す。(1) HANが共存しないHNO3-TBP系でのPu(IV)逆抽出速度は水相中のHNO3濃度に依存し、濃度の低下に伴い上昇する。(2) この速度はHANの存在により、更に上昇する。(3) Pu(IV)の逆抽出速度はHAN濃度に逆比例する。これはHAN中に化合しているNO3-による影響と判断される。つまりNO3-がPuを抽出するため塩析剤として作用するためと思われる。(4) したがってHANを還元剤として用いる場合、NO3-イオン濃度を十分に考慮し最適条件を選定すべきである。
栗倉 泰弘*; 平藤 哲治*
PNC TJ6604 92-002, 23 Pages, 1992/03
動力炉・核燃料開発事業団より、液膜を利用した新しいU(VI)の湿式製錬法の開発を目的として、昭和63年度、平成元年度、平成2年度に引き続き、今年度も京都大学工学部冶金学教室の粟倉泰弘に研究依頼があった。今年度は、ミキサーセトラー型および抽出塔型の抽出装置を用いて、エマルション型液膜法による連続抽出実験を行い、昨年度までに得られた結果と合わせて、エマルション型液膜法のU(VI)抽出への適用性の検討を行った。また、最近新しい液膜法として注目されている静電的擬液膜法の金属イオンの回収・濃縮への適用性について、抽出剤としてD2EHPA、逆抽出液としてHCl、H2SO4、HNO3水溶液を用い、この方法によるNi(II)の濃縮に及ぼす様々の因子について検討した。得られた結果は大略次の通りである。エマルション型液膜法によるU(VI)の抽出に適する条件は、外部水相:0.1
1kg・m-3U(VI)-1033kg・m-3H2SO4水溶液、内部水相:12kmol・m-3Na2CO3水溶液、有機相:0.020.03kmol・m-3TNOA、内部水相WI、有機相0、外部水相WEの体積比、WI/O/WE:1/1/10であり、この条件を大きく変えることは困難である。従って、エマルション型液膜法に適する工程としては、比較的低濃度のU(VI)廃液からのU(VI)回収などが考えられる。また、エマルション型液膜法により連続的また定常的な抽出を行うには、ミキサーセトラー型の抽出装置に較べ、抽出塔型の抽出装置の方がエマルションの膨潤が小さく適している。静電的擬液膜法による0.1kg・m-3のNi(II)を含むNiSO4-0.1kmol・m-3CH3COONa水溶液から10vol%D2EHPA-ケロシン溶液を用いたNi(II)の濃縮への種々の因子の影響について調べた。その結果、抽出室の電極間距離を10mm逆抽出室の電極間距離を5mm、印加電圧を3.7kV、逆抽出液として0.5あるいは1.0kmol・m-3のHCl水溶液を用いた条件下で安定した約10倍の濃縮が可能であった。また逆抽出液として1.0kmol・m-3のHCl、H2SO4、HNO3水溶液のいづれを用いてもほぼ同様のNi(II)の濃縮を行うことができた。さらにこの方法によるNi(II)の濃縮実験中のNi(II)濃度の分布を調べた結果、良好な
谷 俊二*; 森田 泰治; 久保田 益充
JAERI-M 90-168, 28 Pages, 1990/10
使用済核燃料の再処理によって発生する高レベル廃液からのジイソデシルリン酸(DIDPA)による超ウラン元素(Am,Cm,Np,Pu)抽出プロセスにおける他元素の挙動について、模擬廃液を使用した連続操作実験により検討した。初めの抽出ステップでは、Am、Cmと挙動を共にするNdは99.99%が抽出されることがわかった。また、99.9%のFe及びRu、Rhの一部が抽出されたが、Cs、Sr等、他の元素はほとんど抽出されないことが確認された。Fe、Rhは、4M硝酸による逆抽出に続くシュウ酸による逆抽出ステップで、そのほとんどがDIDPAより逆抽出された。分離プロセスを経たDIDPA溶媒中にはFeとRuがわずかに残存するが、その濃度は溶媒濃度の1/1000以下であり、問題はないと考えられる。以上、DIDPA抽出連続操作実験の結果、目標とする分離が達成されることが確認され、本プロセスが超ウラン元素の分離に有効な方法であることがわかった。
若松 幸雄; 佐藤 真人; 久保 伸夫; 桜井 聡; 阿見 則男
JAERI-M 90-161, 41 Pages, 1990/09
再処理抽出工程における共除染工程の異常過渡特性を研究するため、抽出及び洗浄塔から成る小型パルスカラム抽出装置(有効抽出部:25
2260
mH2塔)を製作した。また付帯設備として、抽出実験の後で発生する低濃度のウラン水溶液を再使用するためにウラン水溶液濃縮装置も製作した。ここでは、各々の装置製作に当たっての設計上の留意事項、設計製作仕様を述べると共に、異常過渡特性実験を行う必要な装置の運転方法を述べる。特に、運転操作方法については、ウラン抽出実験はもとより、実験に用いる給液調整、実験後の溶液の処理(逆抽出、希釈剤洗浄、アルカリ洗浄、ウラン水溶液濃縮)についても述べた。
谷 俊二*; 森田 泰治; 久保田 益充
JAERI-M 90-023, 33 Pages, 1990/02
高レベル廃液からのNp(V)の分離を目的として、DIDPA(diisodecyl phosphoric acid)による溶媒抽出とシュウ酸によるNp(IV)の逆抽出実験を行った。本報告では、DIDPAによる溶媒抽出及びシュウ酸による逆抽出プロセスの工業化への検討を行うために、ミニミキサーセトラーでの連続抽出、及び連続逆抽出実験を実施した結果について述べる。連続抽出実験の結果、過酸化水素を供給すればDIDPAで高レベル模擬廃液から、99.96%以上のNp(V)を抽出できることがわかった。過酸化水素は抽出の途中で共存元素の影響で分解してしまうが、再供給することによって、その消費を補い、Np抽出速度を再び速くすることができた。連続逆抽出実験では、0.8Mのシュウ酸で99.94%以上のNp(IV)を逆抽出できることがわかった。Np(IV)の逆抽出挙動はバッチ実験で得られた平衡分配係数により説明できた。
森田 泰治; 久保田 益充
JAERI-M 89-139, 19 Pages, 1989/10
ジイソデシルリン酸抽出におけるFe挙動について、抽出速度、第三相生成、ミキサーセトラーによる連続抽出、逆抽出の4つの観点から研究した。抽出速度に関する研究では、Feと同様に抽出速度が問題となるNp(V)と比較するとFeの抽出速度はNpのそれよりやや大きいことがわかり、Npが抽出されるような条件ではFeも抽出されることが明らかとなった。第三相生成に関しては、Feの濃度を制限するか、温度を上げることで十分生成を抑えられることが確められた。連続抽出に関する研究では、抽出速度についてのバッチ実験の結果よりミキサーセトラー内のFeの挙動がよく説明できることが明らかとなった。Feの逆抽出については、シュウ酸を用いれば十分可能なことがわかった。
芝原 鉄朗; 権田 浩三
PNC TN841 80-03, 35 Pages, 1980/01
Purexプロセスにおけるジルコニウムの抽出器内濃度プロフィルを正しくシミュレーションし,プロセスでのジルコニウムの除染係数を正しく予想することは,プロセスの設計ならびに運転にきわめて重要である。ジルコニウムの分配実験例は数多く報告されているが,抽出器内濃度プロフィルを詳細にシミュレーションした例はない。本報告では,段効率について従来から採用されてきた抽出方向についての段効率に代えて逆抽出方向についての段効率を採用し,ジルコニウムの抽出器内の分配特性を検討した。その結果,ジルコニウムの逆抽出方向についての段効率を60%と仮定することによって,ジルコニウムの抽出器内での分配のシミュレーションが精度よく出来ることを確認できた。さらに,トリブチルりん酸(TBP)の分解生成物であるジブチルりん酸(HDBP)がプロセス中に存在する場合には,ジルコニウムがTBPとHDBPにそれぞれ分配すると仮定し,ジルコニウムの抽出器内での分配のシミュレーションを精度よく行うことができた。その結果,高燃焼度の燃料を再処理する場合のジルコニウムの抽出器内での分配および除染係数をより精度よくシミュレーションできるようになった。
辻野 毅; 星野 忠也*; 青地 哲男
Journal of Nuclear Science and Technology, 13(6), p.321 - 326, 1976/06
被引用回数：7TBPによるプルトニウムの精製工程において、還元塩を用いず、Puを効率よく還元逆抽出させる目的で、過剰の亜硝酸を抽出供給液に添加する改良プロセスを提案した。ついで、この概念を基礎抽出実験およびミニミキサーセトラーによるプロセス実験によって確認した。このプロセスでは、亜硝酸は抽出部でPu(IV)に対する酸化剤、逆抽出部では還元剤として作用するものである。抽出供給液に0.1mol/lの亜硝酸を添加すれば、約50%の亜硝酸は逆抽出部に運ばれ、流量比(A/0)=1.4,硝酸0.3~HNO3の条件で、約40%のPuが還元され。99.9%が逆抽出された。さらに、TBPによる亜硝酸の抽出、亜硝酸によるPu(IV)の還元、酸化還元電位などについて、基礎的に検討した。
辻野 毅; 星野 忠也*; 安 正三*; 川島 暢吉*
JAERI-M 6106, 31 Pages, 1975/04
湿式再処理に関する化学工程試験で排出された廃液から、PuおよびAmの回収精製ならびに濃縮を行なうことを目的に、沈澱法およびイオン交換法に関して予備試験を行ない、実験室における日常処理の標準フローシートを定めた。これに基いて、実際の化学工程試験で得られた廃液を処理し、この標準フローシートを実証すると共に、原研再処理試験装置におけるイオン交換および沈澱濃縮工程の条件設定に資した。さらに、PuのTBP相から直接イオン交換回収、陰イオン交換におけるUの洗浄挙動、陽イオン交換体からAmの溶離、硝酸系におけるAmの陰イオン交換について、予備的に検討した。
木部 智; 藤咲 和彦*; 坂本 淳志; 佐野 雄一; 竹内 正行; 鈴木 英哉; 津幡 靖宏; 松村 達郎
no journal, ,
PUREXプロセスの抽出ラフィネートからMAを回収するプロセス開発の一環として、抽出剤にTDdDGAを用いたフローシートの開発を進めている。本試験では、油水間の相分離性に優れる遠心抽出器を用いて、模擬ラフィネートを対象とした向流多段抽出/逆抽出試験を実施し、各元素の抽出・逆抽出挙動を評価するとともに、ミキサセトラを用いた際の同挙動との違いについて、比較・検討した。試験を通して、エントレイメントやオーバーフロー等の異常は認められなかった。MAと同様の挙動を示す希土類元素については、ミキサセトラを用いた試験と比較して、同等の抽出挙動が得られるとともに、逆抽出効率の向上が確認された。逆抽出効率の向上は、遠心抽出器の高い相分離性に起因するものと推定され、本系における遠心抽出器の適用の有効性が示された。
