JPH0534286B2 - - Google Patents
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- JPH0534286B2 JPH0534286B2 JP20457286A JP20457286A JPH0534286B2 JP H0534286 B2 JPH0534286 B2 JP H0534286B2 JP 20457286 A JP20457286 A JP 20457286A JP 20457286 A JP20457286 A JP 20457286A JP H0534286 B2 JPH0534286 B2 JP H0534286B2
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Classifications
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-
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- G21C19/42—Reprocessing of irradiated fuel
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Description
〔産業上の利用分野〕
本発明は、ウラン、トリウム等の放射性元素が
微量共存するガドリニウム含有溶液から比較的純
度のよい酸化ガドリニウムを得る方法に関するも
のである。 〔従来の技術〕 軽水炉において、燃料の燃焼度を上げて経済性
を向上させるために、酸化ウラン（UO2）燃料と
してウラン濃縮度の高いものを用いるようになつ
てきつつある。この燃料には燃焼初期の余剰反応
を抑え、出力を安定させるため、中性子の吸収力
の大きい酸化ガドリニウム（Gd2O3）を数％含有
せしめている。このような核燃料は、例えばUO2
粉末とGd2O3粉末を混合して均質化した後円柱状
に圧縮成形し、焼結して製造されるが、このよう
な成形工程においてスクラツプが多少発生するの
が通常である。このようなGd2O3含有核燃料スク
ラツプは従来、ウランとガドリニウムの有効な分
離手段が見付からないため、利用されないまま保
管を余儀なくされていたが、本出願人は先に、該
スクラツプを鉱酸に溶解し、該溶液からウランを
溶媒抽出して有機相に移行せしめ、該有機相を水
又は鉱酸で且つ水相／有機相の容積比１／10以下
で洗浄した後、該有機相からウランを水又は希鉱
酸で逆抽出すれば、ウランと共に抽出されたガド
リニウムの大部分は洗浄液中に移行し、ウランか
らガドリニウムを効果的に分離できることを見出
した（特願昭60−76212号）。 しかしながら上記方法により回収されるウラン
はガドリニウムの随伴が極めて僅かであるのに対
し、ガドリニウムを多く含む洗浄液中にはウラン
し微量溶解されており、この液から直接ガドリニ
ウムをシユウ酸塩で沈澱せしめてもウランも同様
にシユウ酸塩を形成して沈澱するためこの沈澱物
を焼成して得られる酸化ガドリニウム中にウラン
が混入することになり、純度の良い酸化ガドリニ
ウムを得ることは困難であつた。 〔発明が解決しようとする問題点〕 本発明の目的は、上記のようなウラン等の放射
性元素が微量共存するガドリニウム含有溶液から
純度の良い酸化ガドリニウムを得る方法を提供す
ることにある。 〔問題点を解決するための手段〕 上記目的を達成するため本発明の方法は、ウラ
ン、トリウム等の放射性元素が微量共存するガド
リニウム含有酸性溶液にアンモニアを添加してPH
５〜７とし、沈澱物を除去後、該溶液のPHを２以
下に調整してシユウ酸源を添加し、沈澱するシユ
ウ酸ガドリニウムを回収する点に特徴がある。 〔作用〕 ウラン、トリウム等の放射性元素が微量共存す
るガドリニウム含有酸性溶液とは、上記のような
Gd2O3含有核燃料スクラツプの処理工程における
洗浄液や、該洗浄液を一旦中和処理して得られた
沈澱物を鉱酸で溶解した液などである。このよう
な溶液にアンモニアを添加するとウランは主とし
て重ウラン酸アンモニウムとなつて沈澱し、トリ
ウム、鉄などの不純物は水酸化物となつて沈澱す
る。この場合PHを５〜７とする理由は、PH５未満
ではウラン、トリウム等を充分除去できず、又、
PHが７を超えると水酸化ガドリニウムが沈澱して
くるからである。上記アンモニアの代りに
NaOH，KOH等のアルカリを用いても良い。そ
の場合の沈澱物はNa2Ｏ（又はK2Ｏ）・xUO3で表
わされるウラン酸塩である。ガドリニウム含有溶
液中に鉄やアルミニウムが混入しているとガドリ
ニウムがこれらの金属の水酸化物と共沈し易くな
るので、そのような場合はPHを上記範囲内で低目
にすると良い。 生成沈澱物を除去後、該溶液のPHを２以下に調
整してシユウ酸源を添加するとガドリニウムはシ
ユウ酸塩となつて沈澱する。PHを２以下とするの
は他の金属水酸化物の共沈を極力避けるためであ
り、PH１付近が最も望ましい。シユウ酸源とし
て、シユウ酸のほか、シユウ酸アンモニウム、シ
ユウ酸カリウム等が挙げられる。このシユウ酸源
の添加量はシユウ酸ガドリニウムの生成に必要な
理論量の１〜２倍程度が良い。 回収されたシユウ酸ガドリニウムを800℃程度
に加熱すれば分解して酸化ガドリニウムになる。
このようにして得られるGd2O3は放射性元素やそ
の他の不純物の混入が少なく、中性子吸収材とし
て高濃縮度ウラン燃料に用いるのに充分な純度と
なる。 ところでウラン再転換工程におけるウラン原料
がUF6であるため、ガドリニウム含有溶液中にフ
ツ素が混入することがある。このような溶液から
フツ素を除去するには陰イオン交換樹脂又はキレ
ート性イオン交換樹脂で処理すると良い。特にキ
レート性イオン交換樹脂によるとフツ素と共にウ
ラン、トリウム等の放射性元素も除去でき、純度
の良いGd2O3を得るのに極めて好都合である。 〔実施例〕 実施例 １ Gd6.61重量％、U0.5重量％を含有する中和沈
澱物2000ｇを硝酸で溶解し、不溶解残渣を別し
て原料溶液とした。該溶液を５等分し、アンモニ
ア水を加えてPHをそれぞれ４，５，６，７，８に
調整し、沈澱物を別した。次いでこれらの液
に硝酸を添加してPHを１とし、50℃に加温し、攪
拌しながら試薬１級のシユウ酸を各々55.6ｇ添加
した。シユウ酸添加後３時間50℃に保持し、後加
温を止めて一夜間攪拌のみ行つてシユウ酸ガドリ
ニウムの熟成を行つた。回収したシユウ酸ガドリ
ニウムを純水0.4で洗浄した後100℃で乾燥し、
次いで800℃で３時間加熱し、Gd2O3を得た。各
PH条件におけるGd2O3回収率と回収Gd2O3の組成
を第１表に示す。
微量共存するガドリニウム含有溶液から比較的純
度のよい酸化ガドリニウムを得る方法に関するも
のである。 〔従来の技術〕 軽水炉において、燃料の燃焼度を上げて経済性
を向上させるために、酸化ウラン（UO2）燃料と
してウラン濃縮度の高いものを用いるようになつ
てきつつある。この燃料には燃焼初期の余剰反応
を抑え、出力を安定させるため、中性子の吸収力
の大きい酸化ガドリニウム（Gd2O3）を数％含有
せしめている。このような核燃料は、例えばUO2
粉末とGd2O3粉末を混合して均質化した後円柱状
に圧縮成形し、焼結して製造されるが、このよう
な成形工程においてスクラツプが多少発生するの
が通常である。このようなGd2O3含有核燃料スク
ラツプは従来、ウランとガドリニウムの有効な分
離手段が見付からないため、利用されないまま保
管を余儀なくされていたが、本出願人は先に、該
スクラツプを鉱酸に溶解し、該溶液からウランを
溶媒抽出して有機相に移行せしめ、該有機相を水
又は鉱酸で且つ水相／有機相の容積比１／10以下
で洗浄した後、該有機相からウランを水又は希鉱
酸で逆抽出すれば、ウランと共に抽出されたガド
リニウムの大部分は洗浄液中に移行し、ウランか
らガドリニウムを効果的に分離できることを見出
した（特願昭60−76212号）。 しかしながら上記方法により回収されるウラン
はガドリニウムの随伴が極めて僅かであるのに対
し、ガドリニウムを多く含む洗浄液中にはウラン
し微量溶解されており、この液から直接ガドリニ
ウムをシユウ酸塩で沈澱せしめてもウランも同様
にシユウ酸塩を形成して沈澱するためこの沈澱物
を焼成して得られる酸化ガドリニウム中にウラン
が混入することになり、純度の良い酸化ガドリニ
ウムを得ることは困難であつた。 〔発明が解決しようとする問題点〕 本発明の目的は、上記のようなウラン等の放射
性元素が微量共存するガドリニウム含有溶液から
純度の良い酸化ガドリニウムを得る方法を提供す
ることにある。 〔問題点を解決するための手段〕 上記目的を達成するため本発明の方法は、ウラ
ン、トリウム等の放射性元素が微量共存するガド
リニウム含有酸性溶液にアンモニアを添加してPH
５〜７とし、沈澱物を除去後、該溶液のPHを２以
下に調整してシユウ酸源を添加し、沈澱するシユ
ウ酸ガドリニウムを回収する点に特徴がある。 〔作用〕 ウラン、トリウム等の放射性元素が微量共存す
るガドリニウム含有酸性溶液とは、上記のような
Gd2O3含有核燃料スクラツプの処理工程における
洗浄液や、該洗浄液を一旦中和処理して得られた
沈澱物を鉱酸で溶解した液などである。このよう
な溶液にアンモニアを添加するとウランは主とし
て重ウラン酸アンモニウムとなつて沈澱し、トリ
ウム、鉄などの不純物は水酸化物となつて沈澱す
る。この場合PHを５〜７とする理由は、PH５未満
ではウラン、トリウム等を充分除去できず、又、
PHが７を超えると水酸化ガドリニウムが沈澱して
くるからである。上記アンモニアの代りに
NaOH，KOH等のアルカリを用いても良い。そ
の場合の沈澱物はNa2Ｏ（又はK2Ｏ）・xUO3で表
わされるウラン酸塩である。ガドリニウム含有溶
液中に鉄やアルミニウムが混入しているとガドリ
ニウムがこれらの金属の水酸化物と共沈し易くな
るので、そのような場合はPHを上記範囲内で低目
にすると良い。 生成沈澱物を除去後、該溶液のPHを２以下に調
整してシユウ酸源を添加するとガドリニウムはシ
ユウ酸塩となつて沈澱する。PHを２以下とするの
は他の金属水酸化物の共沈を極力避けるためであ
り、PH１付近が最も望ましい。シユウ酸源とし
て、シユウ酸のほか、シユウ酸アンモニウム、シ
ユウ酸カリウム等が挙げられる。このシユウ酸源
の添加量はシユウ酸ガドリニウムの生成に必要な
理論量の１〜２倍程度が良い。 回収されたシユウ酸ガドリニウムを800℃程度
に加熱すれば分解して酸化ガドリニウムになる。
このようにして得られるGd2O3は放射性元素やそ
の他の不純物の混入が少なく、中性子吸収材とし
て高濃縮度ウラン燃料に用いるのに充分な純度と
なる。 ところでウラン再転換工程におけるウラン原料
がUF6であるため、ガドリニウム含有溶液中にフ
ツ素が混入することがある。このような溶液から
フツ素を除去するには陰イオン交換樹脂又はキレ
ート性イオン交換樹脂で処理すると良い。特にキ
レート性イオン交換樹脂によるとフツ素と共にウ
ラン、トリウム等の放射性元素も除去でき、純度
の良いGd2O3を得るのに極めて好都合である。 〔実施例〕 実施例 １ Gd6.61重量％、U0.5重量％を含有する中和沈
澱物2000ｇを硝酸で溶解し、不溶解残渣を別し
て原料溶液とした。該溶液を５等分し、アンモニ
ア水を加えてPHをそれぞれ４，５，６，７，８に
調整し、沈澱物を別した。次いでこれらの液
に硝酸を添加してPHを１とし、50℃に加温し、攪
拌しながら試薬１級のシユウ酸を各々55.6ｇ添加
した。シユウ酸添加後３時間50℃に保持し、後加
温を止めて一夜間攪拌のみ行つてシユウ酸ガドリ
ニウムの熟成を行つた。回収したシユウ酸ガドリ
ニウムを純水0.4で洗浄した後100℃で乾燥し、
次いで800℃で３時間加熱し、Gd2O3を得た。各
PH条件におけるGd2O3回収率と回収Gd2O3の組成
を第１表に示す。
本発明法により放射性元素が共存するガドリニ
ウム含有溶液から純度の良い酸化ガドリニウムを
得ることが可能となり、これによりGd2O3含有核
燃料スクラツプからウランとガドリニウムを分離
回収する技術がほぼ確立できた。
ウム含有溶液から純度の良い酸化ガドリニウムを
得ることが可能となり、これによりGd2O3含有核
燃料スクラツプからウランとガドリニウムを分離
回収する技術がほぼ確立できた。
Claims (1)
- １ ウラン、トリウム等の放射性元素が微量共存
するガドリニウム含有酸性溶液にアルカリを添加
してPH５〜７とし、沈澱物を除去後、該溶液のPH
を２以下に調整してシユウ酸源を添加し、沈澱す
るシユウ酸ガドリニウムを回収することを特徴と
する、ガドリニウムの分離回収方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61204572A JPS6360108A (ja) | 1986-08-29 | 1986-08-29 | ガドリニウムの分離回収方法 |
| US06/914,445 US4891163A (en) | 1986-08-29 | 1986-10-01 | Method of processing nuclear fuel scraps |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61204572A JPS6360108A (ja) | 1986-08-29 | 1986-08-29 | ガドリニウムの分離回収方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6360108A JPS6360108A (ja) | 1988-03-16 |
| JPH0534286B2 true JPH0534286B2 (ja) | 1993-05-21 |
Family
ID=16492691
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61204572A Granted JPS6360108A (ja) | 1986-08-29 | 1986-08-29 | ガドリニウムの分離回収方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4891163A (ja) |
| JP (1) | JPS6360108A (ja) |
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-
1986
- 1986-08-29 JP JP61204572A patent/JPS6360108A/ja active Granted
- 1986-10-01 US US06/914,445 patent/US4891163A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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|---|---|
| JPS6360108A (ja) | 1988-03-16 |
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