JPH05232296A - 放射性有機溶媒中のリン酸塩除去方法 - Google Patents

放射性有機溶媒中のリン酸塩除去方法

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JPH05232296A
JPH05232296A JP3197792A JP3197792A JPH05232296A JP H05232296 A JPH05232296 A JP H05232296A JP 3197792 A JP3197792 A JP 3197792A JP 3197792 A JP3197792 A JP 3197792A JP H05232296 A JPH05232296 A JP H05232296A
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JP
Japan
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phosphate
organic solvent
adsorbent
radioactive organic
metal oxide
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Pending
Application number
JP3197792A
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English (en)
Inventor
Haruo Shibayama
治雄 柴山
Hisaaki Shimauchi
久明 嶋内
Kenji Kirishima
健二 桐嶋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Metal Mining Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 放射性有機溶媒中のリン酸塩を、クラッドが
生成しないように除去する方法を提供する。 【構成】 使用済み核燃料再処理抽出工程で使用した放
射性有機溶媒中のリン酸塩を除去する方法であって、特
に、活性アルミナ、シリカゲル、ゼオライト等の触媒担
体のうちの少なくとも一種以上と、ZnO 、ZrO2、CaO 、
MgO 等の金属酸化物粉末とを混ぜた吸着剤を、5 〜60
℃、通液速度SVを0.5 〜4 で接触させることで、極めて
高吸着率でリン酸塩を吸着除去できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、放射性有機溶媒特にウ
ランの精製工場や、使用済み核燃料再処理工場から発生
する放射性有機溶媒中のリン酸塩の除去方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、使用済み核燃料の再処理抽出工程
には、有機溶媒を用いるピュレックス法と呼ばれる溶媒
抽出法が利用されている。この方法では、まず、使用済
み核燃料を細かく剪断した後、硝酸溶液中でウラン、プ
ルトニウムおよび核***生成物を溶解する。このウラ
ン、プルトニウムおよび核***生成物を含んだ混合硝酸
溶液からウラン、プルトニウムおよび核***生成物に別
々に分離するために溶媒抽出法が用いられている。溶媒
抽出法で用いられる溶媒としては、トリブチルリン酸
[(C4H9O)3PO 、Tri-Butyl-Phosphate 、以下 TBPと略
す]をノルマル・ドデカン(n-Dodecane)等の炭化水素で
希釈した混合溶媒が使用されている。また、再処理工場
における溶媒抽出操作はパルスカラム、ミキサーセトラ
等の抽出装置を用いて実施されている。
【0003】ところで、再処理における有機溶媒は、極
めて高い放射線照射条件下で使用されると共に、酸化力
の強い薬品である硝酸の共存下で使用されるのが一般で
ある。このため、溶媒であるトリブチルリン酸は分解
し、下記のように変化することが知られている。
【0004】即ち、W.Davis and A.H.Kibbey: ORNL-TM-
3062(1970)によると、 ここで、R はブチル基である。
【0005】このようにして生成する溶媒分解生成物に
より再処理プロセス全般に様々な問題が生じることが知
られている。トリブチルリン酸の分解生成物はウランお
よびジルコニウム等の核***生成物の一部と、安定な錯
体を形成し易く、分配係数に影響を与え、ウランやプル
トニウムの純度低下や損失を招くと言われている。ま
た、ウラン、プルトニウムおよび核***生成物と、トリ
ブチルリン酸の分解物であるジブチルリン酸、モノブチ
ルリン酸やリン酸等が反応し、錯体を形成すると、沈澱
物を生成し、液液界面に蓄積したり、これら沈殿物が原
因となってエマルジョンを安定化させることにより生成
する界面クラッドの問題が指摘されている。
【0006】これまでの再処理工場で処理する使用済み
核燃料は、原子炉での燃焼度が比較的低いものであり、
溶媒中の分解生成物量も比較的少なく、トリブチルリン
酸分解生成物としてもジブチルリン酸を中心に考えてお
くことで十分とされていた。しかし、最近、原子力発電
の経済性向上等を目的とした高燃焼度化が進められつつ
ある。このため、今後の使用済み核燃料再処理では溶媒
中の劣化生成物量が増加することが考えられる。特に核
***生成物濃度の増加による溶媒に対する放射線照射量
の上昇に伴い、トリブチルリン酸の分解生成物であるジ
ブチルリン酸の他、モノブチルリン酸およびリン酸の生
成量も無視し得ないものと考えられる。
【0007】このような溶媒劣化の問題については、商
業用再処理工場では使用した溶媒を再使用する場合に
は、溶媒中に生成した劣化物を取り除くことで対応して
いる。このような溶剤中の劣化生成物を取り除く工程が
溶媒洗浄工程あるいは溶媒再生工程と呼ばれる工程であ
る。これまでの最も一般的に用いられている溶媒洗浄方
法は、炭酸ナトリウム水溶液、水酸化ナトリウム等を用
いたアルカリ洗浄方法であり、実際には炭酸ナトリウム
水溶液、水酸化ナトリウム水溶液や硝酸水溶液等を併用
する方法が一般的である。ところが、アルカリ洗浄時
に、有機相と水相の界面にクラッドと呼ばれるものが生
成し、洗浄工程において問題となることが指摘されてい
る。このようなクラッドが生成すると、洗浄効率が低下
すると共に、洗浄装置における界面制御が困難となる可
能性もある。このため、溶媒の洗浄時にクラッドが生成
しないような方法を確立することが重要な課題となって
いた。然しながら、これまでは溶媒洗浄工程におけるク
ラッドの生成原因についても不明な点が多く、これを防
止する方法は殆ど報告されていないのが現状であった。
【0008】従来、これらの問題を解決する方法として
は、当該抽出溶媒を分別蒸留し、抽出剤と希釈剤とを回
収し、再使用する方法およびイオン交換樹脂による劣化
物の除去法が存在するのみであった。しかし、この分別
蒸留およびイオン交換樹脂法は高度の技術を要し、コス
トの掛かる方法であった。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、放射性有機
溶媒中のリン酸塩をクラッドが生成しないように除去す
る方法を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】ウランの精製工場や使用
済み核燃料再処理抽出工程で使用した放射性有機溶媒
を、活性アルミナ、シリカゲル、ゼオライト等の触媒担
体のうち少なくとも一種以上と、金属酸化物粉末とを混
合した吸着剤とを、5 〜60℃、通液速度SVを0.5〜4 で
接触させることにより、前記有機溶媒に含まれるリン酸
塩を除去するようにしたことを特徴とするものである。
【0011】
【作用】本発明は、使用済み核燃料再処理抽出工程で使
用した放射性有機溶媒中のリン酸塩を吸着除去しようと
するものであるが、この放射性有機溶媒中にはジブチル
リン酸の他、モノブチルリン酸やリン酸と云う劣化物ば
かりでなく、使用する希釈剤によっては希釈剤自体の劣
化物も含まれる。更に、これらの劣化物と核***生成物
(HPO4 2- / ZrO2+ ) との錯体や、懸濁粒子(PO4 3-/U
O2 2+,2HPO4 2- /u4+ )も存在する。
【0012】本発明において、吸着剤として活性アルミ
ナ、シリカゲル、ゼオライト等の触媒担体のうち少なく
とも一種以上と、金属酸化物粉末とを混合した吸着剤に
よる吸着時の放射性有機溶媒の温度を高くすると、前記
劣化物の除去率は低下し、劣化物と核***生成物との錯
体や懸濁粒子の除去率は上昇する。このことから、活性
アルミナ、シリカゲル、ゼオライト等の触媒担体と劣化
物との吸着は物理的吸着と考えられ、上記金属酸化物粉
末と劣化物と、核***生成物との錯体や懸濁粒子との吸
着は化学的吸着と考えられる。
【0013】本発明において、吸着時の放射性有機溶媒
の温度を 5〜60℃とするのは、吸着機構の異なるリン酸
塩や、このリン酸との錯体や懸濁物質を確実に除去する
ためである。即ち、温度が 5℃未満では物理吸着の効果
は低下しないが化学吸着速度が著しく低下し、リン酸と
核***生成物との錯体や懸濁物質の除去が不十分とな
る。また60℃を越えると、化学吸着速度は早くなるが、
物理吸着における脱離速度が大きくなり、結果としてリ
ン酸塩の吸着が不十分になるからである。
【0014】又、放射性有機溶媒の希釈剤として、一般
的に用いられているノルマル・ドデカン( n-Dodecane、
引火点73.9℃) の引火点が低いことから、あまり放射性
有機溶媒の温度を高くすることは、引火の危険性を増す
ため避けることが好ましい。
【0015】また、例えば、金属酸化物粉末として酸化
亜鉛粉末を用いた場合のリン酸塩の除去の吸着機構を考
えると、ZnO の微細化された粉体において粒子表面は結
合が切断されているため、高エネルギー状態にある。こ
のような活性エネルギーを下げる工程でリン酸塩吸着性
が現れるものと考えられる。これらの金属酸化物の吸着
剤を使用するに際して、余りに細かい粒径のものを使用
すると通液速度(SV)が低下し、リン酸塩除去に時間が
かかり効率的でなく、反対に余り粗大なものを使用する
と、上記のような吸着性能が低下し、リン酸塩の除去が
不十分になる。そのため金属酸化物の吸着剤の粒径は 5
〜100 ミクロンとすることが好ましい。
【0016】本発明において、吸着剤として金属酸化物
粉末と活性アルミナ、シリカゲル、ゼオライト等の触媒
担体の混合吸着剤を用いたので、化学的吸着および物理
的吸着の両方の吸着機構を具備するのみならず、使用材
料を安価に入手し易い効果がある。
【0017】
【実施例】先ず第1の実施例について説明する。粒径55
〜105 ミクロン、細孔容積0.6cm3/g、比表面積125m2/g
のシリカゲル担体80g と粒径 5〜100 ミクロンの各金属
酸化物粉末(住友金属鉱山株式会社製)2gとを混ぜた吸
着剤を層高15cmになるようにカラムに充填し、リン酸換
算で48mg/ リットルの割合で含む23℃の使用済み放射性
有機溶媒を通液速度SV=2で前記カラムに通液し、脱リン
酸放射性有機溶媒を得た。リン酸塩吸着後の吸着剤に溶
離液として硝酸を用いて溶離させ、この溶離液中のリン
酸濃度を化学分析法で定量し、吸着剤に吸着されたリン
酸塩の吸着率を得た結果を表2に示す。
【0018】次に第2の実施例につき説明する。粒径80
〜100 ミクロン、細孔容積0.3cm3/g、比表面積120m2/g
の活性アルミナ担体100gと粒径 5〜100 ミクロンの各金
属酸化物粉末(住友金属鉱山株式会社製)2gとを混ぜた
吸着剤を層高10cmになるようにカラムに充填し、リン酸
換算で48mg/ リットルの割合で含む23℃の使用済み放射
性有機溶媒を通液速度SV=0.5で前記カラムに通液し、脱
リン酸放射性有機溶媒を得た。リン酸塩吸着後の吸着剤
に溶離液として硝酸を用いて溶離させ、この溶離液中の
リン酸濃度を化学分析法で定量し、吸着剤に吸着された
リン酸塩の吸着率を得た結果を表2に示す。
【0019】
【発明の効果】本発明の方法によれば、ウランの精製工
場や使用済み核燃料再処理工場から発生する放射性有機
溶媒中のリン酸塩を、放射性有機溶媒中より容易、かつ
簡単に高い効率で吸着除去できる。また、リン酸塩の除
去された放射性有機溶媒から、更にウラン等を抽出する
場合には、本発明の方法を用いて、繰り返して使用する
ことが可能である。このように、利用範囲が広く、工業
的にも有意義な放射性有機溶媒中のリン酸塩除去方法で
ある。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ウランの精製工場や使用済み核燃料再処
    理抽出工程で使用した放射性有機溶媒を、活性アルミ
    ナ、シリカゲル、ゼオライト等の触媒担体のうち少なく
    とも一種以上と、金属酸化物粉末とを混合した吸着剤と
    を、5 〜60℃、通液速度SVを0.5 〜4 で接触させること
    により、前記有機溶媒に含まれるリン酸塩を除去するよ
    うにした放射性有機溶媒中のリン酸塩除去方法。
  2. 【請求項2】 前記金属酸化物粉末は、酸化亜鉛(ZnO)
    、酸化カルシウム(CaO)、酸化ジルコニウム(ZrO2)、酸
    化マグネシウム(MgO) およびそれらの混合物から選択さ
    れた1つであることを特徴とする請求項1記載の吸着
    剤。
  3. 【請求項3】 前記活性アルミナ、シリカゲル、ゼオラ
    イト等の触媒担体は、粒径50〜150 ミクロン、比表面積
    100m2/g以上、細孔容積 0.3cm3/g 以上の物であること
    を特徴とする請求項1記載の触媒担体。
  4. 【請求項4】 前記吸着剤の金属酸化物粉末は、上記有
    機溶媒中のリン酸塩と反応し、リン酸塩の生成を行わし
    め、その結果得られたリン酸塩を吸着剤に吸着せしめる
    ことを特徴とする請求項1記載の吸着剤。
  5. 【請求項5】 前記放射性有機溶媒のアルキル基の炭素
    数は 4〜8 であるトリアルキルリン酸を抽出剤として用
    いることを特徴とする請求項1記載の放射性有機溶媒。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004504940A (ja) * 2000-07-29 2004-02-19 ユニバーシテイ・オブ・ニユーキヤツスル 油と水を分離するための改良法
KR100884004B1 (ko) * 2008-08-18 2009-02-17 테크밸리 주식회사 폐 방사능 유기용매 처리장치
CN115073819A (zh) * 2022-06-15 2022-09-20 兰州瑞朴科技有限公司 一种基于生长核的磷酸铝盐阻燃剂及其制备方法和应用

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