JPS6342499A - 使用済核燃料物質からルテニウムイオンを分離する装置 - Google Patents

使用済核燃料物質からルテニウムイオンを分離する装置

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JPS6342499A
JPS6342499A JP61185123A JP18512386A JPS6342499A JP S6342499 A JPS6342499 A JP S6342499A JP 61185123 A JP61185123 A JP 61185123A JP 18512386 A JP18512386 A JP 18512386A JP S6342499 A JPS6342499 A JP S6342499A
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小澤 義弘
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は原子燃料再処理(以下、単に再処理と称す)に
おける有機溶媒液体中に溶は込んだルテニウムイオンの
分離装置に係り、特にリン酸トリンチルを含む有機溶媒
中に溶は込んだルテニウムイオンの分離に好適な高効率
分離装置に関する。
〔従来の技術〕
ルテニウムイオンを液体中から分離する方法としては、
従来からの代表的な方法として以下の3つが提案されて
いる。■銅イオン及び鉄を添加して沈澱物とする方法(
特開昭56−19499 ) 、■金属粉末及び活性炭
を充填したカラムで吸着分離する方法(特開昭57−5
0698 ) 、■水溶液中のルテニウムイオンを有機
リン化合物を含も・有機1容作Jで抽出分離する方法(
昭55−107744 ) 、これら三方法はいずれも
原子燃料再処理工程への適用を目的としたものであり、
特に廃液として生じる硝酸水溶液からの分離が対象とな
っている。このため、これら三方法は全て水溶液からの
分離を対象としており、再処理有機溶媒であるリン酸ト
リブチル等からの分離については考慮されていない、又
、ビューレックス法と称されている再処理の主流を占め
ているプロセスがあり、このプロセスではウラン、プル
トニウムの核燃料とルテニウム等の核分裂生成物が混在
した有機溶媒から核燃料のみを抽出することによりルテ
ニウムを分離する方法がとられている。しかし、この方
法では、核燃料のみの抽出は楚しく、ルテニウムなどの
核分裂生成物も一部抽出、共在している。
ところで、再処理におけるルテニウムイオンの選択分離
の必要性は次の通りである。原子燃料再処理の目的とす
るところは、使用済燃料の中からウランとプルトニウム
を回収することにあるが、使用済燃料は最初に硝酸水溶
液に溶解され、その後燃料の溶解した硝酸水溶液からリ
ン酸トリブチルを含む有機溶媒中にウランとプルトニウ
ムを移行させる。その際、核分裂生成物(Ruを含む)
の大半は硝酸水溶液中に残存し、これは硝酸水溶液のま
ま高レベル廃液処理系に送られる。しかし。
リン酸トリブチルを含む有機溶媒中にも核分裂生成物で
あるルテニウム、ネプツニュウム、テクネシウム等が微
量混入する。この微量混入物は、ウラン、プルトニウム
と共に後工程である精製系に移行し、最終的には低レベ
ル廃液系に送られる。
低レベル廃液系では約60倍に濃縮されるため、微量に
移行した核分裂生成物のうち、特にルテニウムは濃縮工
程により約1100ppにまで高められる。ルテニウム
がイオンとなって存在している系、すなわち濃縮工程で
の酸回収蒸発缶などは、ルテニウムイオンの存在により
著しく腐食されることが知られている。特に1100p
p程度の濃度では、ステンレス鋼で年1〜10IIII
I程度が腐食により減肉し、場合によっては貫通孔が発
生することから、放射性物質の漏洩の問題があり、安全
上極めて重大である。かかる問題の回避方法としては、
有機溶媒中の微量なルテニウムイオンを分離するか、も
しくはルテニウムイオンに対して耐腐食性の優れた材料
を用いることが考えられる。前者については、水相から
の分離方法は既に述べたごとく提案されているが、有機
溶媒からの分離については有効な方法がない。これは、
有機溶媒中のルテニウムイオンは、大量のウラン及びプ
ルト)ニウムと共存しているため、微量のルテニウムの
みを効率良く分離するのが難しいことが原因である。一
方、ルテニウムイオンに対する耐腐食性の高い材料とし
ては、ジルコニウム、チタン等があるが、これらの材料
は通常のステンレス鋼よりも約20〜30倍コストが高
いという問題がある。
またこれらの材料を一部使用したとしても、配管等のス
テンレス鋼の溶接がきわめて雛しいという問題がある。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明の目的は、再処理工程の中の主工程で使用される
リン酸トリブチルを含有する有機溶媒から、ルテニウム
イオンを効率よく、選択的に分大離することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的は、(a)使用済核燃料物質の硝酸溶液に非水
溶性の有機溶媒を接触させるための液−液接触装置及び
(b)硝酸と分離した使用済核燃料物質を含む有機溶媒
溶液を再び硝酸と接触させるための液−液接触分離装置
を主たる構成要素とする使用済核燃料物質を溶存せる有
機溶媒溶液からルテニウムイオンを分離する装置におい
て、前記装置(a)及び(b)との間に前記有機溶媒溶
液中のルテニウムイオンと有機溶媒とが錯体を形成する
に充分な時間滞留させるための滞留装置を設けたことを
特徴とする使用済核燃料物質からルテニウムイオンを分
離する装置を用いることにより達成される。
〔作用〕
上記技術的手段は、リン酸トリブチルを含む有機溶媒中
のルテニウムイオンが徐々にリン酸トリブチルが結合し
た錯体に変化していくことを見い出し、従って、滞留装
置を付は加えることにより、ルテニウムイオンを効率よ
く分離することができる。内容について具体的に説明す
る。
再処理工程中では、ルテニウムイオンは硝酸水溶液から
リン酸トリブチルを含む有機溶媒中に抽出操作によって
、微量移行する。その際、大量のウラン、プルトニウム
も移行する。本発明者らは、有機溶媒に移行したルテニ
ウムイオンは、第3図に示したような形態に変化するこ
とを見い出した。
すなわち、Mall中のルテニウムイオンは、図中、2
0に示したごとく、硝酸基、ニトロシル基と水が結合し
た形態であるが、有機相に移行する際は結合した水にリ
ン酸トリブチル23が配位した未溶媒和ルテニウム21
に形態変化する。さらにこの未溶媒和ルテニウム21が
有機溶媒内で徐々に溶媒和ルテニウム22に変化する。
この溶媒和ルテニウム22が高濃度硝酸により高効率に
分離できる。その際、有機溶媒中に多量に存在するウラ
ン、プルトニウムは低濃度硝酸でのみ硝酸中に移行する
ため、本操作条件では全く影響を与えない。
すなわち1本操作は微量のルテニウムイオンを含む有機
溶媒を一定時間滞留させることにより、ルテニウムイオ
ンを溶媒和ルテニウム22に変化させ、これを高濃度硝
酸で抽出することにより、大量のウラン、プルトニウム
存在下で、実質的にルテニウムイオンのみを選択的に分
離可能としたものである。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を第1図〜fjS5図により説明
する。
再処理工程に、ルテニウムイオンの選択分離を適用した
場合の一実施例をフロー化したものを第1図に示す。使
用済原子燃料1は溶解装置2に送られ、ここで硝酸水溶
液に溶解される。使用済原子燃料1が溶解された硝酸水
溶液は溶解層2から共除染装置3に送られる。共除染装
置3では原子燃料の溶解した硝酸水溶液からリン酸トリ
ブチルを含む有機溶媒中に抽出操作によりウラン、プル
トニウムの99%以上及びルテニウム等の敬承の核分裂
生成物が移行する。一方、硝酸水溶液中には99%以上
の核分裂生成物が残存し、これらは硝酸水溶液のまま高
レベル廃液処理装置4に送られる。ウラン、プルトニウ
ム及びva量のルテニウムイオンを含む有機溶媒はルテ
ニウム分離装置5に送られ、ここで一定時間静置した後
高濃度硝酸で微量のルテニウムイオンを抽出する。抽出
したルテニウムイオンを含む高濃度硝酸は、高レベル廃
液処理装置!E4に送られる。微量のルテニウムが除去
された有機溶媒は、逆抽出装■6とウラン。
′プルトニウム精製装置7を経由してウラン、プルトニ
ウム製品8に変換される。ウラン、プルトニウム精製装
W18から生じる低レベル廃液は、低レベル廃液処理装
置9に送られる。有機溶媒中の腐食性ルテニウムイオン
は、ルテニウム分離装置5によってあらかじめ除去され
ているため、低レベル廃液処理装置9への移行量はきわ
めて微量であり、酸回収蒸発缶等の腐食量を大幅に低減
できる効果がある。また、ルテニウム分な装置5は逆抽
出装置6とウラン、プルトニウム精製装に7の中間に設
置しても良いし、ウラン、プルトニウム精製装!!!7
の後工程に設置してもかまわない。
次にルテニウム分離装fi5の具体的な実施例を第2図
に示す、共除染装置3からはウラン、プルトニウムと微
量のルテニウムを含む有機溶媒10が滞留装置11に送
られる。滞留装置11は、有機溶媒の滞留時間を得るた
めのものであり、静置した場合と同様の効果をもつ0本
装置11では、バッフル板12をもつタンク型容器を直
列に連結し、液が該装置内を少しずつ移動するようにし
たものであり、連続運転に好適なものである。滞留時間
、例えば静置時間は、連結タンクの数、容量によって自
在に決定できる。また、バッチ運転すね場合は有機溶媒
10をタンクに貯蔵しても何らかまわない。滞留器11
から流出する有機溶媒13はポンプ14によって抽出器
15に送られ。
ここで硝酸水溶液17と接触し、ルテニウムイオンは硝
酸水溶液19に移行する。一方、ウラン。
プルトニウムは有機溶媒18にそのまま残存し、後のウ
ラン、プル1〜ニウム精製工程に送られる。
次に実際にルテニウムイオンを第2図に示す分離装置で
有機溶媒から選択的に分離したときの実施例を第4図、
第5図を用いて説明する。第4図は、有機溶媒の滞留装
置11内での平均滞留時間を変化させたときのルテニウ
ム(Ru)分配比の依存性を示す、ここでルテニウム分
配比の定義は次式による。
すなわち、分配比が小さいほどルテニウムイオ・、ンは
有機溶媒から水相側に分離されやすいことになる。結果
は、第4図に示すごとく平均滞留時間が長く、かつ分離
抽出用の硝酸濃度が高いほどルテニウムイオンは分離さ
れやすい。すなわち、平均滞留時間が長いほど、有機溶
媒中のルテニウムイオンは第3図に示したごとくリン酸
トリブチル23が結合した溶媒和ルテニウム22に多く
生成し、これが高濃度硝酸で抽出されるためである。
これによれば、平均滞留時間を10時間とれば、有機溶
媒中のルテニウムイオンを1/i0以下に低減できる。
i55図は、平均滞留時間を10時間としたときの分離
抽出用硝酸濃度の影響を示したものである。
硝酸1度が高いほどルテニウムイオンの分配比は減少す
ることから分離し易くなることがわかる。
一方、ウラン(U)、プルトニウム(Pu)は逆の傾向
を示す。このことから、高濃度硝酸を用いることにより
ウラン、プルトニウムに影響を与えず、ルテニウムのみ
を選択的に分離できる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、有機溶媒中からルテニウムイオンを高
効率(90%以上)で選択分離できるので、ルテニウム
イオンによる機器の腐食を大幅に低減できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例になる分離装置を組込んだ再
処理設備の構成図、第2図は本発明の一実施例になるル
テニウム分離装置の詳細図、第3図はルテニウムイオン
の化学形態図、第4図は平均滞留時間とルテニウム分配
比の関係図、第5図は硝酸濃度とルテニウム分配比の関
係図である。 1・・・使用済燃料、2・・・溶解装置、3・・・共除
染装置、4・・・高レベル廃液処理装置、5・・・ルテ
ニウム分離装置、6・・・逆抽出装置、7・・・U、P
u精製装置、8・・・U、Pu製品、9・・・低レベル
廃液処理装置。 10・・・有機溶媒、11・・・滞留装置、12・・・
バッフル板、13・・・有機溶媒、14・・・ポンプ、
15・・・抽出器、16・・・硝酸タンク、17・・・
硝酸、18・・・有機溶媒、19・・・硝酸、2o・・
・水相ルテニウム、21・・・未溶媒和ルテニウム、2
2・・・溶媒和ルテニウム、23・・・リン酸トリブチ
ル。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、(a)使用済核燃料物質の硝酸溶液に非水溶性の有
    機溶媒を接触させるための液−液接触装置及び(b)硝
    酸と分離した使用済核燃料物質を含む有機溶媒溶液を再
    び硝酸と接触させるための液−液接触分離装置を主たる
    構成要素とする使用済核燃料物質を溶存せる有機溶媒溶
    液からルテニウムイオンを分離する装置において、前記
    装置(a)及び(b)との間に前記有機溶媒溶液中のル
    テニウムイオンと有機溶媒とが錯体を形成するに充分な
    時間滞留させるための滞留装置を設けたことを特徴とす
    る使用済核燃料物質からルテニウムイオンを分離する装
    置。 2、液−液接触装置(a)及び(b)は、向流型液−液
    接触装置であることを特徴とする使用済核燃料物質から
    ルテニウムイオンを分離する装置。 3、滞留装置は、内部に少なくとも1つのバッフル板を
    設け、液が該装置内を少しずつ移動するよう構成してな
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項又は第2項記
    載の使用済核燃料物質からルテニウムイオンを分離する
    装置。
JP18512386A 1986-08-08 1986-08-08 使用済核燃料物質からルテニウムイオンを分離する装置 Expired - Lifetime JPH0727068B2 (ja)

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JPS6342499A true JPS6342499A (ja) 1988-02-23
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60227196A (ja) * 1983-12-22 1985-11-12 ケルンフオルシユングスツエントルム・カ−ルスル−エ・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツング 分裂物質のウラン及びプルトニウムの回収を妨害する物質を分離しかつ回収すべき分裂物質を相互に再処理工程で分離する改良方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60227196A (ja) * 1983-12-22 1985-11-12 ケルンフオルシユングスツエントルム・カ−ルスル−エ・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツング 分裂物質のウラン及びプルトニウムの回収を妨害する物質を分離しかつ回収すべき分裂物質を相互に再処理工程で分離する改良方法

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