JPH1123784A - Method for separating actinoid and lanthanoid elements - Google Patents
Method for separating actinoid and lanthanoid elementsInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 厳密な濃度管理を必要とせず、非常に高い分
離効率(分離係数)を有し、後工程で容易にアクチノイ
ド元素を分別でき、処理が困難な廃棄物が発生しないア
クチノイド元素を提供する。
【解決手段】 高レベル廃液を元素群ごとに分離する群
分離法において、アクチノイド元素を含むAnフラクシ
ョン2にHDEHP溶媒1を混合してアクチノイド元素
を含む被処理溶媒6を抽出し、この被処理溶媒に炭酸ヒ
ドラジンを含む水溶液3を逆抽出液として混入し、この
混合液を水相4と有機相5に分離し、水相からアクチノ
イド元素を回収する。炭酸ヒドラジンの濃度を、好まし
くは約0.5モル/l以上かつ約0.7モル/l以下に
することにより、アクチノイド元素とランタノイド元素
の分配比を最適化することができ、かつ非常に高い分離
効率を得ることができる。
(57) [Abstract] [Problem] It does not require strict concentration control, has an extremely high separation efficiency (separation coefficient), can easily separate actinoid elements in the subsequent process, and generates waste that is difficult to treat Not provide actinide elements. SOLUTION: In a group separation method for separating a high-level waste liquid for each element group, a HDEHP solvent 1 is mixed with an An fraction 2 containing an actinoid element to extract a solvent 6 to be treated containing an actinoid element. An aqueous solution 3 containing hydrazine carbonate is mixed as a reverse extract into the mixture, and this mixture is separated into an aqueous phase 4 and an organic phase 5, and the actinoid element is recovered from the aqueous phase. By setting the concentration of hydrazine carbonate to preferably about 0.5 mol / l or more and about 0.7 mol / l or less, the distribution ratio between the actinoid element and the lanthanoid element can be optimized and very high. Separation efficiency can be obtained.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、使用済核燃料の再
処理技術に係わり、更に詳しくは、高レベル廃液を元素
群ごとに分離する群分離法におけるアクチノイド元素と
ランタノイド元素の分離方法に関する。[0001] The present invention relates to a technique for reprocessing spent nuclear fuel, and more particularly to a method for separating actinoid elements and lanthanoid elements in a group separation method for separating high-level waste liquid into element groups.
【0002】[0002]
【従来の技術】原子力発電設備で発生する使用済核燃料
の再処理において、高レベル廃液中に含まれる放射性核
種をその半減期や放射性毒性に応じて分離(群分離)し
て処理する群分離法が現在各国で鋭意研究開発されてい
る。特に、アクチノイド元素は、長期にわたり毒性を継
続する長半減期のα核種であり、これを高レベル廃液か
ら分離し、核分裂させて無害化又は短寿命核種に変える
ことが望まれている。2. Description of the Related Art In the reprocessing of spent nuclear fuel generated in a nuclear power plant, a group separation method in which radionuclides contained in high-level waste liquid are separated (group separation) according to their half-life and radiotoxicity and processed. Is currently being researched and developed in various countries. In particular, actinoid elements are long-lived alpha nuclides that remain toxic for a long period of time, and it is desired to separate them from high-level waste liquids and fission them to make them harmless or short-lived nuclides.
【0003】図3は、最新の群分離プロセスである4群
群分離プロセスの概略フロー図であり、抽出分離(又は
沈殿分離)、沈殿分離(又は吸着分離)、無機イオン交
換分離等の組み合わせにより、高レベル廃液を、超ウラ
ン元素群、テクネチウム−白金族元素群、ストロンチウ
ム−セシウム群、その他の核分裂生成物群に群分離する
ようになっている。この図において抽出分離(又は沈殿
分離)では、超ウラン元素と希土類元素とを分離する必
要があるが、これらの元素は周期表における同族の元素
であり、分離が一般に困難である。かかる群分離法は、
例えば本発明の発明者等による研究報告書(日本原子力
研究所、研究報告書95−011、「DIDPA溶媒か
らのウランの逆抽出法」、1995年3月)等に開示さ
れている。[0003] Fig. 3 is a schematic flow chart of a four-group separation process, which is the latest group separation process, and includes a combination of extraction separation (or precipitation separation), precipitation separation (or adsorption separation), inorganic ion exchange separation, and the like. , High-level effluents are grouped into transuranium elements, technetium-platinum elements, strontium-cesium groups, and other fission products. In this drawing, in the extraction separation (or precipitation separation), it is necessary to separate the transuranium element and the rare earth element, but these elements are elements of the same family in the periodic table and are generally difficult to separate. Such a group separation method,
For example, it is disclosed in a research report by the inventors of the present invention (Japan Atomic Energy Research Institute, Research Report 95-011, "Method of Back Extraction of Uranium from DIDPA Solvent", March 1995).
【0004】ここで、アクチノイド元素とは、Ac,T
h,Pa,U,Np,Pu,Am,Cm等のアクチニウ
ム系元素であり、そのうちU以上の原子番号のもの
(U,Np,Pu,Am,Cm等)を超ウラン元素とい
う。また、ランタノイド元素とは、La,Ce,Pr,
Nd,Pm,Sm,Eu,Dy等のランタン系元素であ
り、更に、Sc,Yを含めて希土類元素という。Here, the actinoid element is Ac, T
Actinium-based elements such as h, Pa, U, Np, Pu, Am, and Cm, and those having an atomic number of U or more (U, Np, Pu, Am, Cm, etc.) are referred to as transuranium elements. The lanthanoid elements are La, Ce, Pr,
Lanthanum-based elements such as Nd, Pm, Sm, Eu, and Dy, and further referred to as rare earth elements including Sc and Y.
【0005】図4は、高レベル廃液からアクチノイド元
素を分離するプロセス(TRUEXプロセスと呼ばれ
る)の一例である。このプロセスにおける逆抽出1にお
いて、希硝酸によって逆抽出されたAnフラクションに
は、アクチノイド元素とランタノイド元素の両方が含ま
れている。群分離プロセスで現在課題となっている問題
は、図4のように逆抽出したアクチノイド元素を含む溶
液(Anフラクション)に多量のランタノイド元素が同
時に逆抽出されることである。すなわちアクチノイド元
素とランタノイド元素は、同族であるため性質が極めて
似ており、従来のプロセスでは効率的な分離ができない
問題点があった。FIG. 4 shows an example of a process for separating actinide elements from a high-level waste liquid (referred to as a TRUEX process). In the back extraction 1 in this process, the An fraction back-extracted with dilute nitric acid contains both actinide elements and lanthanoid elements. A problem that is currently an issue in the group separation process is that a large amount of lanthanoid elements are simultaneously back-extracted into a solution (An fraction) containing the back-extracted actinoid elements as shown in FIG. That is, the actinoid element and the lanthanoid element are very similar in nature because they are homologous, and there is a problem that efficient separation cannot be performed by the conventional process.
【0006】図5は、従来のアクチノイド元素とランタ
ノイド元素の分離プロセスを示すフロー図である。この
プロセスは、抽出工程と逆抽出工程とからなり、抽出溶
媒に抽出されたアクチノイド元素とランタノイド元素が
逆抽出工程において、水相Aにアクチノイド元素(A
m,Cm等)、有機相Oにランタノイド元素を分離する
ようになっている。なおこの図における抽出/逆抽出
は、被処理液(高レベル廃液等)に適当な抽出溶媒/逆
抽出溶液を混ぜ、これを静置して有機相Oと水相Aに分
離することにより通常行われる。ここで、有機相Oと水
相Aの両方に特定の成分が平衡状態で溶けた場合のモル
比(有機相内のモル数/水相内のモル数)を「分配比」
と呼ぶ。FIG. 5 is a flowchart showing a conventional process for separating an actinoid element and a lanthanoid element. This process comprises an extraction step and a back-extraction step. In the back-extraction step, the actinoid element and the lanthanoid element extracted in the extraction solvent are added to the aqueous phase A by the actinoid element (A
m, Cm, etc.) to separate lanthanoid elements into the organic phase O. The extraction / back extraction in this figure is usually performed by mixing a liquid to be treated (high-level waste liquid, etc.) with an appropriate extraction solvent / back extraction solution, allowing the mixture to stand, and separating it into an organic phase O and an aqueous phase A. Done. Here, the molar ratio (the number of moles in the organic phase / the number of moles in the aqueous phase) when a specific component is dissolved in an equilibrium state in both the organic phase O and the aqueous phase A is referred to as “partition ratio”.
Call.
【0007】図5の逆抽出では、従来は例えば、HDE
HP(di(2-ethylhexyl)orthophosphoric acid)の溶媒で
抽出した後、逆抽出液としてDTPA(Di-ethylene Tri
-amine Pentaacetic Acid)を用いて、アクチノイド元素
(Am,Cm等)を水相側に抽出分離している。このア
クチノイド元素の分離回収方法としては、TALSPE
AK法、Reversed TALSPEAK法、DI
DPA法、等が従来から知られている。[0007] In the reverse extraction of FIG.
After extraction with HP (di (2-ethylhexyl) orthophosphoric acid) solvent, DTPA (Di-ethylene Tri
Actinoid elements (Am, Cm, etc.) are extracted and separated into the aqueous phase using -amine Pentaacetic Acid). As a method of separating and recovering this actinoid element, TALSPE
AK method, Reversed TALSPAK method, DI
The DPA method and the like have been conventionally known.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】図6は、従来のアクチ
ノイド元素の分離回収方法におけるpH値と分配比との
関係を示す図である("Development of a patitioning p
rocess for the management of high-level waste", FU
TURE NUCLEAR SYSTEMS: EMERGING FUEL CYCLES AND WAS
TE DISPOSAL OPTIONS, GLOBAL '93, September 1993, A
merican NuclearSociety, Inc.より抜粋)。FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the pH value and the distribution ratio in a conventional method for separating and recovering actinoid elements ("Development of a patitioning p.
rocess for the management of high-level waste ", FU
TURE NUCLEAR SYSTEMS: EMERGING FUEL CYCLES AND WAS
TE DISPOSAL OPTIONS, GLOBAL '93, September 1993, A
American NuclearSociety, Inc. More excerpt).
【0009】この図6において、水相AにAmを抽出
し、有機相OにNdを抽出することにより、AmとNd
を分離するためには、Amの分配比が1以下でかつNd
の分配比が1以上になる範囲、例えばこの例では図に矢
印で示す約3.4〜3.8の範囲にpHを調節する必要
がある。しかしこの例のように、従来の方法におけるp
Hの許容範囲は極めて狭く、そのため、従来のDTPA
による逆抽出では精度の高い極めて厳しいpH調整が要
求され、このpH値が少しでも変わると分離係数(DLn
/DAn)が非常に悪くなる問題点があった。In FIG. 6, Am and Nd are extracted by extracting Am into the aqueous phase A and extracting Nd into the organic phase O.
In order to separate Nd, the distribution ratio of Am is 1 or less and Nd
It is necessary to adjust the pH to a range in which the distribution ratio becomes 1 or more, for example, in this example, a range of about 3.4 to 3.8 indicated by an arrow in the figure. However, as in this example, p
The tolerance of H is very narrow, so that the conventional DTPA
Back extraction requires highly precise and extremely strict pH adjustment, and if this pH value changes even slightly, the separation coefficient (DLn
/ DAn) is very poor.
【0010】なお、分離係数(DLn/DAn)とは、ラン
タノイド元素の分配比DLnとアクチノイド元素の分配比
DAnの比であり、この分離係数が大きいほど効率的に分
離ができ、抽出工程における必要段数を少なくすること
ができる。The separation coefficient (DLn / DAn) is the ratio of the distribution ratio DLn of the lanthanoid element to the distribution ratio Dan of the actinoid element. The larger the separation coefficient, the more efficient the separation. The number of stages can be reduced.
【0011】また、pH調整用に多量の試薬(乳酸やH
COOH)を使用するため、これらの試薬が後工程に不
純物として残り、その処理が困難になる問題点があっ
た。更に逆抽出に用いたDTPAも、後工程において廃
棄物として回収され、この廃棄DTPAの処理が困難で
ある問題点があった。Further, a large amount of a reagent (such as lactic acid or H
Since COOH) is used, these reagents remain as impurities in a subsequent process, and there is a problem that the treatment becomes difficult. Further, the DTPA used for the back extraction is also recovered as waste in a later step, and there is a problem that it is difficult to treat the waste DTPA.
【0012】本発明はかかる問題点を解決するために創
案されたものである。すなわち、本発明の目的は、厳密
な濃度管理を必要とせず、高い分離効率(分離係数)を
有し、後工程で容易にアクチノイド元素を分別でき、処
理が困難な廃棄物が発生しないアクチノイド元素とラン
タノイド元素の分離方法を提供することにある。The present invention has been made to solve such a problem. That is, an object of the present invention is to provide an actinide element that does not require strict concentration control, has a high separation efficiency (separation coefficient), can easily separate actinide elements in a post-process, and does not generate waste that is difficult to treat. And a method for separating lanthanoid elements.
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】本発明によれば、高レベ
ル廃液を元素群ごとに分離する群分離法において、アク
チノイド元素を含むAnフラクションにHDEHP溶媒
を混合してアクチノイド元素を含む被処理溶媒を抽出
し、該被処理溶媒に炭酸ヒドラジンを含む水溶液を逆抽
出液として混入し、該混合液を水相と有機相に分離し、
該水相からアクチノイド元素を回収する、ことを特徴と
するアクチノイド元素とランタノイド元素の分離方法が
提供される。According to the present invention, in a group separation method for separating a high-level waste liquid for each element group, a HDEHP solvent is mixed with an An fraction containing an actinoid element to form a solvent to be treated containing an actinoid element. Is extracted, an aqueous solution containing hydrazine carbonate is mixed into the solvent to be treated as a back extract, and the mixture is separated into an aqueous phase and an organic phase,
A method for separating an actinoid element and a lanthanoid element is provided, wherein the actinoid element is recovered from the aqueous phase.
【0014】本発明の発明者等は、上述した新規の問題
を解決するため、分解の容易なソルトフリー試薬に着目
し、かかるソルトフリー試薬の1つである炭酸ヒドラジ
ン溶液を用い、厳密な濃度管理を必要とせずに高い分離
効率(分離係数)を有し、かつエマルジョン相を発生さ
せない条件を種々の実験により見いだした。本発明はか
かる新規の知見に基づくものである。In order to solve the above-mentioned new problem, the inventors of the present invention have focused on a salt-free reagent that is easily decomposed, and have used a hydrazine carbonate solution, which is one of such salt-free reagents, to determine the exact concentration. Various experiments have found conditions that have high separation efficiency (separation coefficient) without requiring control and do not generate an emulsion phase. The present invention is based on such a new finding.
【0015】すなわち、本発明によれば、ソルトフリー
試薬である炭酸ヒドラジン(N2 H 4 )2 CO2 の水溶
液を逆抽出液として用いているので、後工程で硝酸分
解、電気分解、熱分解等により、容易にN2 ガス、H2
ガス、CO2 ガスに分解除去することができ、Am,C
m等のアクチノイド元素を容易に分別することができ
る。That is, according to the present invention, salt-free
Hydrazine carbonate (NTwoH Four)TwoCOTwoWater-soluble
Since the liquid is used as a back-extract, nitric acid
Easily by solution, electrolysis, thermal decomposition, etc.TwoGas, HTwo
Gas, COTwoAm, C
actinoid elements such as m can be easily separated
You.
【0016】また、これと組み合わせて抽出溶媒として
HDEHP溶媒を用いることにより、実験により炭酸ヒ
ドラジン濃度と分配比の関係が、アクチノイド元素とラ
ンタノイド元素で平行に近く、これにより広い範囲で安
定しておりかつ非常に大きい分離係数が得られることが
確認された。従って、従来の方法におけるpH調整に比
較して厳密な濃度管理を必要とせず、高い分離効率(分
離係数)を有し、後工程で容易にアクチノイド元素を分
別でき、処理が困難な廃棄物が発生しないアクチノイド
元素とランタノイド元素の分離方法とすることができ
る。Further, by using an HDEHP solvent as an extraction solvent in combination with this, the relationship between the concentration of hydrazine carbonate and the distribution ratio is close to parallel between the actinoid element and the lanthanoid element through experiments, thereby stabilizing it over a wide range. And it was confirmed that a very large separation coefficient was obtained. Therefore, it does not require strict concentration control as compared with the pH adjustment in the conventional method, has a high separation efficiency (separation coefficient), can easily separate actinoid elements in a later process, and has a difficult-to-treat waste. A method for separating actinide elements and lanthanoid elements that do not occur can be provided.
【0017】本発明の好ましい実施形態によれば、前記
炭酸ヒドラジンの濃度は、アクチノイド元素の分配比が
1より小さく、かつランタノイド元素の分配比が1より
大きくなる範囲に設定する。この範囲は、本発明者等の
実験例によれば、約0.4モル/l以上、かつ約0.8
モル/l以下であることが好ましく、更に好ましくは、
0.5モル/l以上、かつ約0.7モル/l以下であ
る。この構成により、混合液を分離した水相Aと有機相
Oに、水相Aにアクチノイド元素を有機相Oより多く含
ませ、有機相Oにランタノイド元素を水相Aよりも多く
含ませることができ、アクチノイド元素とランタノイド
元素を効率的に分離することができる。According to a preferred embodiment of the present invention, the concentration of the hydrazine carbonate is set in a range where the distribution ratio of the actinoid element is smaller than 1 and the distribution ratio of the lanthanoid element is larger than 1. According to the experimental examples of the present inventors, this range is about 0.4 mol / l or more and about 0.8 mol / l.
Mol / l or less, more preferably
It is 0.5 mol / l or more and about 0.7 mol / l or less. With this configuration, the aqueous phase A and the organic phase O from which the liquid mixture has been separated can have the aqueous phase A contain more actinoid elements than the organic phase O, and the organic phase O can contain more lanthanoid elements than the aqueous phase A. Thus, the actinoid element and the lanthanoid element can be efficiently separated.
【0018】また、前記水溶液又は溶媒相は、エマルジ
ョン相を抑制するためにアルコールを含有する、ことが
好ましい。このアルコールは、例えばエタノールであ
り、エマルジョン相の形成を抑制するために、少なくと
も4%以上を加えるのがよく、最大でも20%以下とす
るのがよい。このアルコールも、炭酸ヒドラジンと同様
にソルトフリー試薬であり、蒸発,熱分解等により容易
に除去することができる。The aqueous solution or the solvent phase preferably contains an alcohol in order to suppress the emulsion phase. This alcohol is, for example, ethanol, and it is preferable to add at least 4% or more, and at most 20% or less in order to suppress the formation of an emulsion phase. This alcohol is also a salt-free reagent like hydrazine carbonate, and can be easily removed by evaporation, thermal decomposition, or the like.
【0019】[0019]
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
を図面を参照して説明する。図1は、本発明の分離方法
を適用した分離装置のブロック図である。この図におい
て、1はHDEHP溶媒からなる抽出溶媒、2はアクチ
ノイド元素とランタノイド元素を含むAnフラクショ
ン、3はアクチノイド元素(Am,Cm等)を選択的に
逆抽出する炭酸ヒドラジン溶液、4はアクチノイド元素
を抽出した炭酸ヒドラジン溶液、5は抽出されなかった
ランタノイド元素を含む溶媒である。すなわち、この分
離装置により、Anフラクション2にHDEHP溶媒1
を混合してアクチノイド元素とランタノイド元素を含む
被処理溶媒6を抽出し、この被処理溶媒6に炭酸ヒドラ
ジンを含む水溶液3を逆抽出液として混入し、この混合
液を水相Aと有機相Oに分離し、水相Aからアクチノイ
ド元素を回収するようになっている。なお、この図にお
ける抽出器と逆抽出器の構造は、従来の周知のものと同
様であり、単段であっても複数段であってもよい。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram of a separation apparatus to which the separation method of the present invention is applied. In this figure, 1 is an extraction solvent composed of an HDEHP solvent, 2 is an An fraction containing an actinoid element and a lanthanoid element, 3 is a hydrazine carbonate solution for selectively back-extracting an actinoid element (Am, Cm, etc.), and 4 is an actinoid element Is a solvent containing a lanthanoid element which has not been extracted. That is, the HDEHP solvent 1 was added to the An fraction 2 by this separation device.
To extract a solvent 6 to be treated containing an actinoid element and a lanthanoid element. An aqueous solution 3 containing hydrazine carbonate is mixed into the solvent 6 to be treated as a back-extracting solution. And the actinoid element is recovered from the aqueous phase A. Note that the structures of the extractor and the reverse extractor in this figure are the same as those of the conventional well-known one, and may be a single stage or a plurality of stages.
【0020】[0020]
【実施例】図2は、本発明によるHDEHP溶媒を抽出
媒体とした場合の実験結果であり、逆抽出剤である水溶
液3中の炭酸ヒドラジン濃度と分配比(D)の関係を示
している。この図において、横軸は炭酸ヒドラジン濃度
(モル/l)、縦軸は分配比を示している。また、図中
のAm(アメリシウム)とCm(キュリウム)はアクチ
ノイド元素であり、その他のLa(ランタン)、Ce
(セリウム)、Nd(ネオジム)、Sm(サマリウ
ス)、Eu(ユーロピウム)、Dy(ジスプロシウム)
はランタノイド元素である。FIG. 2 shows the experimental results when the HDEHP solvent according to the present invention was used as the extraction medium, and shows the relationship between the concentration of hydrazine carbonate in the aqueous solution 3 as a back-extracting agent and the distribution ratio (D). In this figure, the horizontal axis indicates the hydrazine carbonate concentration (mol / l), and the vertical axis indicates the distribution ratio. Further, Am (americium) and Cm (curium) in the figure are actinoid elements, and other La (lanthanum), Ce
(Cerium), Nd (neodymium), Sm (samarius), Eu (europium), Dy (dysprosium)
Is a lanthanoid element.
【0021】図2から、炭酸ヒドラジンの濃度を、好ま
しくは約0.4モル/l以上、かつ約0.8モル/l以
下、更に好ましくは、約0.5モル/l以上、かつ約
0.7モル/l以下にすることにより、アクチノイド元
素(Am,Cm)の分配比を1より小さくでき、かつラ
ンタノイド元素(La,Ce,Nd,Sm,Eu,D
y)の分配比を1より大きくできることがわかる。FIG. 2 shows that the concentration of hydrazine carbonate is preferably about 0.4 mol / l or more and about 0.8 mol / l or less, more preferably about 0.5 mol / l or more and about 0 mol / l or more. By setting the concentration to 0.7 mol / l or less, the distribution ratio of the actinoid elements (Am, Cm) can be made smaller than 1, and the lanthanoid elements (La, Ce, Nd, Sm, Eu, D
It can be seen that the distribution ratio of y) can be made larger than 1.
【0022】なお、これらの濃度は、運転条件や他の試
薬濃度により変化するので、本発明はこれに限定され
ず、アクチノイド元素の分配比を1より小さくでき、か
つランタノイド元素の分配比を1より大きすることがで
きる範囲に設定するのがよい。また、HDEHP溶媒
は、本試験では、0.3モル/lHDEHP−0.2モ
ル/lTBP−n dodecane(ノルマルドデカ
ン)を基本としたが、HDEHPとTBPの濃度範囲は
適宜任意に変更することができる。ここで、TBPとは
Tributyl phosphateの略称である。Since these concentrations vary depending on the operating conditions and other reagent concentrations, the present invention is not limited to this. The distribution ratio of the actinoid element can be made smaller than 1, and the distribution ratio of the lanthanoid element can be made 1 or less. It is better to set the range so that it can be made larger. In this test, the HDEHP solvent was based on 0.3 mol / l HDEHP-0.2 mol / l TBP-n dodecane (normal dodecane), but the concentration range of HDEHP and TBP may be changed as appropriate. it can. Here, TBP is an abbreviation for Tributyl phosphate.
【0023】上述した本発明によれば、ソルトフリー試
薬である炭酸ヒドラジン(N2 H4)2 CO2 の水溶液
を逆抽出液として用いているので、後工程で硝酸分解、
電気分解、熱分解等により容易にN2 ガス、H2 ガス、
CO2 ガスに分解除去することができ、Am,Cm等の
アクチノイド元素を容易に分離することができる。ま
た、図2において炭酸ヒドラジン濃度と分配比の関係
が、アクチノイド元素とランタノイド元素で平行に近く
広い範囲で安定した分離係数が得られるので、従来の方
法におけるpH調整に比較して厳密な濃度管理を必要と
せず、高い分離効率(分離係数)を有し、後工程で容易
にアクチノイド元素を分別でき、処理が困難な廃棄物が
発生しないアクチノイド元素とランタノイド元素の分離
方法とすることができる。According to the present invention described above, since an aqueous solution of hydrazine carbonate (N 2 H 4 ) 2 CO 2 , which is a salt-free reagent, is used as the back extract, nitric acid decomposition is performed in a subsequent step.
N 2 gas, H 2 gas,
It can be decomposed and removed into CO 2 gas, and actinide elements such as Am and Cm can be easily separated. Further, in FIG. 2, the relationship between the concentration of hydrazine carbonate and the distribution ratio is close to parallel between actinide element and lanthanoid element, and a stable separation coefficient can be obtained in a wide range. The method for separating actinide elements and lanthanoid elements has a high separation efficiency (separation coefficient), can easily separate actinide elements in a later step, and does not generate difficult-to-treat waste.
【0024】表1は、図2の結果からアクチノイド元素
とランタノイド元素の分離係数を算出したものである。Table 1 shows the calculated separation coefficients of the actinoid element and the lanthanoid element from the results shown in FIG.
【0025】[0025]
【表1】 [Table 1]
【0026】表1から明らかなように、アクチノイド元
素であるAmとCmをより多く水相に逆抽出させなが
ら、ランタノイド元素であるLa,Ce,Nd,Sm,
Eu,Dyを分離するには、炭酸ヒドラジ濃度を約0.
6モル/lにすることにより、非常に高い(少なくとも
26以上)分離係数を得ることができ、これにより効率
的に分離ができ、抽出工程における必要段数を少なくす
ることができる。As is clear from Table 1, while the actinide elements Am and Cm are more back-extracted into the aqueous phase, the lanthanide elements La, Ce, Nd, Sm,
In order to separate Eu and Dy, the concentration of hydrazine carbonate is set to about 0.5.
By setting the molar ratio to 6 mol / l, a very high (at least 26 or more) separation coefficient can be obtained, whereby the separation can be performed efficiently, and the number of stages required in the extraction step can be reduced.
【0027】表2は、抽出溶媒としてDIDPA溶媒を
用いた比較例である。Table 2 is a comparative example using a DIDPA solvent as an extraction solvent.
【0028】[0028]
【表2】 [Table 2]
【0029】表2から明らかなように、DIDPA溶媒
を用いる場合でも、アクチノイド元素とランタノイド元
素を分離することはできるが、分離係数が本発明の場合
と比較すると非常に低く(最低で約8)、従って、本発
明の方法に比較して抽出工程における必要段数が3倍以
上必要となる。As is clear from Table 2, the actinoid element and the lanthanoid element can be separated even when the DIDPA solvent is used, but the separation factor is much lower than that of the present invention (at least about 8). Therefore, the required number of stages in the extraction step is required to be three times or more as compared with the method of the present invention.
【0030】なお、本発明において逆抽出液として用い
る炭酸ヒドラジの水溶液は、エマルジョン相を抑制する
ためにアルコールを含有することが好ましい。このアル
コールは、例えばエタノールであり、エマルジョン相の
形成を抑制するために、少なくとも4%以上を加えるの
がよく、最大でも20%以下とするのがよい。このアル
コールも、炭酸ヒドラジンと同様にソルトフリー試薬で
あり、蒸発,熱分解等により容易に除去することができ
る。The aqueous solution of hydrazi carbonate used as the back extract in the present invention preferably contains an alcohol in order to suppress the emulsion phase. This alcohol is, for example, ethanol, and it is preferable to add at least 4% or more, and at most 20% or less in order to suppress the formation of an emulsion phase. This alcohol is also a salt-free reagent like hydrazine carbonate, and can be easily removed by evaporation, thermal decomposition, or the like.
【0031】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できる
ことは勿論である。It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, but can be variously modified without departing from the gist of the present invention.
【0032】[0032]
【発明の効果】上述したように、本発明のアクチノイド
元素とランタノイド元素の分離方法によれば、抽出操
作の運転条件で重要なのは炭酸ヒドラジン濃度である
が、従来法のpH調整ほど難しくなく、アクチノイド
元素とランタノイド元素の分配比のグラフが平行に近い
ので分離係数が安定しており、ソルトフリー試薬のた
め硝酸分解、電気分解、熱分解等により分解し、アクチ
ノイド元素(Am,Cm等)を簡単に分別できる。As described above, according to the method for separating an actinide element and a lanthanoid element of the present invention, the hydrazine carbonate concentration is important in the operating conditions of the extraction operation. Since the distribution ratio graph of the element and the lanthanoid element is nearly parallel, the separation coefficient is stable. Since it is a salt-free reagent, it can be decomposed by nitric acid decomposition, electrolysis, thermal decomposition, etc., and actinoid elements (Am, Cm, etc.) can be easily prepared. Can be separated.
【0033】また、HDEHP溶媒を抽出媒体とするこ
とにより、非常に高い(少なくとも26以上)分離係数
を得ることができ、これにより効率的に分離ができ、抽
出工程における必要段数を少なくすることができる。す
なわち、分離係数が大きいことは、選択的抽出効率が大
きいことである。従って、抽出器の段数を少なくするこ
とができるので、コンパクトでシンプルな低コストの装
置を製作することができる。Further, by using the HDEHP solvent as the extraction medium, a very high (at least 26 or more) separation coefficient can be obtained, whereby the separation can be performed efficiently, and the number of required plates in the extraction step can be reduced. it can. That is, a large separation coefficient means a high selective extraction efficiency. Therefore, since the number of stages of the extractor can be reduced, a compact, simple and low-cost apparatus can be manufactured.
【0034】従って、本発明のアクチノイド元素とラン
タノイド元素の分離方法は、厳密な濃度管理を必要とせ
ず、非常に高い分離効率(分離係数)を有し、後工程で
容易にアクチノイド元素を分別でき、処理が困難な廃棄
物が発生しない、等の優れた効果を有する。Therefore, the method for separating actinides and lanthanoids of the present invention does not require strict concentration control, has a very high separation efficiency (separation coefficient), and can easily separate actinides in the subsequent steps. It has excellent effects such as no generation of difficult-to-treat waste.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図1】本発明の分離方法を適用した分離装置のブロッ
ク図である。FIG. 1 is a block diagram of a separation apparatus to which a separation method according to the present invention is applied.
【図2】本発明の方法における炭酸ヒドラジン濃度と分
配比の関係図である。FIG. 2 is a diagram showing the relationship between hydrazine carbonate concentration and distribution ratio in the method of the present invention.
【図3】最新の群分離プロセスである4群群分離プロセ
スの概略フロー図である。FIG. 3 is a schematic flow diagram of a four-group separation process, which is the latest group separation process.
【図4】高レベル廃液からアクチノイド元素を分離する
プロセスを示すフロー図である。FIG. 4 is a flow chart showing a process for separating actinide elements from high-level waste liquid.
【図5】従来のアクチノイド元素とランタノイド元素の
分離プロセスを示すフロー図である。FIG. 5 is a flowchart showing a conventional separation process of an actinoid element and a lanthanoid element.
【図6】従来のアクチノイド元素の分離回収プロセスに
おけるpH値と分配比との関係を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a relationship between a pH value and a distribution ratio in a conventional actinoid element separation and recovery process.
A 水相 O 有機相 1 HDEHP溶媒からなる抽出溶媒 2 アクチノイド元素とランタノイド元素を含むAnフ
ラクション 3 炭酸ヒドラジン溶液 4 アクチノイド元素を抽出した炭酸ヒドラジン溶液 5 ランタノイド元素を含む溶媒 6 アクチノイド元素とランタノイド元素を含む被処理
溶媒A Aqueous phase O Organic phase 1 Extraction solvent consisting of HDEHP solvent 2 An fraction containing actinoid and lanthanoid elements 3 Hydrazine carbonate solution 4 Hydrazine carbonate solution extracted with actinoid elements 5 Solvent containing lanthanoid elements 6 Including actinoid elements and lanthanoid elements Solvent to be treated
Claims (5)
分離法において、 アクチノイド元素を含むAnフラクションにHDEHP
溶媒を混合してアクチノイド元素を含む被処理溶媒を抽
出し、該被処理溶媒に炭酸ヒドラジンを含む水溶液を逆
抽出液として混入し、該混合液を水相と有機相に分離
し、該水相からアクチノイド元素を回収する、ことを特
徴とするアクチノイド元素とランタノイド元素の分離方
法。1. A group separation method for separating a high-level waste liquid for each element group, wherein HDEHP is added to an An fraction containing an actinoid element.
A solvent to be treated is extracted by mixing a solvent, an aqueous solution containing hydrazine carbonate is mixed into the solvent to be treated as a back extraction solution, and the mixed solution is separated into an aqueous phase and an organic phase. A method for separating an actinoid element and a lanthanoid element, comprising recovering an actinoid element from an actinide element.
イド元素の分配比が1より小さく、かつランタノイド元
素の分配比が1より大きくなる範囲に設定する、ことを
特徴とする請求項1に記載の分離方法。2. The separation according to claim 1, wherein the concentration of the hydrazine carbonate is set so that the distribution ratio of the actinoid element is smaller than 1 and the distribution ratio of the lanthanoid element is larger than 1. Method.
モル/l以上、かつ約0.8モル/l以下である、こと
を特徴とする請求項2に記載の分離方法。3. The concentration of the hydrazine carbonate is about 0.4.
The separation method according to claim 2, wherein the amount is not less than mol / l and not more than about 0.8 mol / l.
モル/l以上、かつ約0.7モル/l以下である、こと
を特徴とする請求項3に記載の分離方法。4. The concentration of the hydrazine carbonate is about 0.5
The separation method according to claim 3, wherein the amount is not less than mol / l and not more than about 0.7 mol / l.
相を抑制するためにアルコールを含有する、ことを特徴
とする請求項1に記載の分離方法。5. The method according to claim 1, wherein the aqueous solution or the solvent phase contains an alcohol for suppressing an emulsion phase.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18358897A JPH1123784A (en) | 1997-07-09 | 1997-07-09 | Method for separating actinoid and lanthanoid elements |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18358897A JPH1123784A (en) | 1997-07-09 | 1997-07-09 | Method for separating actinoid and lanthanoid elements |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1123784A true JPH1123784A (en) | 1999-01-29 |
Family
ID=16138455
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18358897A Pending JPH1123784A (en) | 1997-07-09 | 1997-07-09 | Method for separating actinoid and lanthanoid elements |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1123784A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020071126A (en) * | 2018-10-31 | 2020-05-07 | 日立Geニュークリア・エナジー株式会社 | Minor actinoid separation method |
-
1997
- 1997-07-09 JP JP18358897A patent/JPH1123784A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020071126A (en) * | 2018-10-31 | 2020-05-07 | 日立Geニュークリア・エナジー株式会社 | Minor actinoid separation method |
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