(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用済み核燃料を硝酸に溶解した後、有機溶媒を用いてＵ，Ｐｕ及びＮｐを抽出して核分裂生成物から分離し、有機溶媒に抽出したＵ，Ｐｕ及びＮｐを有機還元剤としてブチルアルデヒド異性体を用いて選択的に還元して別個に分離する核燃料再処理工程で発生した、ブチルアルデヒド異性体を含有する硝酸廃液を陽極電極、参照電極及び陰極電極を備えた電解槽中に導入し、参照電極に対する陽極電極電位を１．６Ｖ以上に制御して硝酸廃液中の１価の銀を２価の銀に酸化し、この２価の銀と水との反応により酸素ラジカルを生成させ、このラジカルにより硝酸廃液中のブチルアルデヒド異性体を二酸化炭素と水とに酸化分解することからなる、核燃料再処理工程からの硝酸廃液中に含まれるブチルアルデヒド異性体を電気化学的に処理する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、核燃料再処理工程においてＵ、Ｐｕ及びＮｐを選択的に還元分離するために用いるブチルアルデヒド異性体（有機還元剤）を含有する廃液の処理技術に関するものである。
【０００２】
上記核燃料再処理工程においては、使用済み燃料を硝酸に溶解した後、有機溶媒を用いてＵ、Ｐｕ及びＮｐを抽出して核分裂生成物から分離している。有機溶媒に抽出したＵ，Ｐ及びＮｐは有機還元剤であるブチルアルデヒド異性体（ｎ−ブチルアルデヒド及びｉｓｏ−ブチルアルデヒド）を用いて選択的に還元して分離しているが、この再処理工程からはブチルアルデヒド異性体を含有する硝酸水溶液の廃液が発生する。
【０００３】
本発明は、このブチルアルデヒド異性体を含有する硝酸廃液を電気化学的に処理してブチルアルデヒド異性体を無害な二酸化炭素及び水に酸化分解する方法に関するものである。
【０００４】
【従来の技術】
核燃料再処理工程では、使用済核燃料を有機溶媒〔リン酸トリブチル（ＴＢＰ）とその希釈剤（たとえばドデカン）との混合物〕と硝酸水溶液とからなる二相系を用いる溶媒抽出法により、Ｕ、Ｐｕ、Ｎｐ及び核分裂生成物（ＦＰ）を分離している。
【０００５】
発明者らは、核燃料再処理工程において、有機還元剤であるブチルアルデヒド異性体を用いて使用済核燃料に含まれるＵ、Ｐｕ及びＮｐを相互に分離する技術を既に開発した。その技術においては、図１に示されるように、Ｎｐ分離工程５では６価のＮｐの還元剤にｎ−ブチルアルデヒドが用いられ、Ｕ／Ｐｕ分配工程７では４価のＰｕの還元剤にｉｓｏ−ブチルアルデヒドがそれぞれ用いられている。
【０００６】
このブチルアルデヒド異性体は親水基であるアルデヒド基（−ＣＨＯ）を有する低分子量（分子量；７８）の有機化合物であるため、核燃料再処理工程においてはブチルアルデヒド異性体を含有する硝酸廃液が発生する。
【０００７】
これまでのところ硝酸廃液中のブチルアルデヒド異性体を処理する技術としては、酸性水溶液（過塩素酸）中においてコバルト触媒を用いてブチルアルデヒド異性体を酸化分解する方法と、触媒を用いずにブチルアルデヒド異性体を空気酸化分解する方法とがある。前者の方法では金属触媒を用いるため二次廃棄物を発生する。また、後者の方法では酸化分解率が９９％で約１％の未分解有機物が残留する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ブチルアルデヒド異性体を分解処理して発生する硝酸廃液についても、その他の無機放射性廃液と同様に、廃液発生量を低減するために廃液の蒸発濃縮操作が予め行われることになる。しかし、その際に発生する高温加熱時の異常化学反応を防止する観点から、前記硝酸廃液中のブチルアルデヒド異性体等の有機物濃度は極力低く抑える必要がある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、白金等からなる陽極電極、参照電極及び陰極を備えた電解槽中で、核燃料再処理工程からの硝酸廃液を電解処理して、その廃液に含まれるブチルアルデヒド異性体を電気化学的に生成する２価の銀（Ａｇ２＋）の触媒作用により二酸化炭素及び水の安定な化合物に酸化分解する方法である。
【００１０】
本発明においては、白金などの陽極電極電位を１．６Ｖ以上（飽和カロメル参照電極に対する電位）に制御すると硝酸溶液中の１価の銀（Ａｇ＋）は２価になる。この２価の銀と水の反応により酸化力の高いラジカルが生成し、溶液中のブチルアルデヒド異性体を二酸化炭素と水とに酸化分解する。この溶液中の反応を以下に示す。
【００１１】
Ag+                →    Ag2+  +    e-              ▲１▼
２Ag2+     +    H2O  →  2Ag+    +    2H+ + O・      ▲２▼
C3H7CHO  +  11O・   →  4CO2    +    4H2O            ▲３▼
プチルアルデヒド
このブチルアルデヒド異性体の酸化分解は常温でも進行するが、昇温することで加速される。なお、溶液中の銀は陽極では▲１▼式により２価になるが、▲２▼の反応で１価に戻るため、溶液でリサイクルされることになり、消費されることはなく、２次廃棄物とはならない。
【００１２】
本発明によれば、硝酸廃液中のブチルアルデヒド異性体を完全に二酸化炭素と水とに酸化分解することができるため、後工程での蒸発濃縮操作前に硝酸廃液中の残存有機物の除去などの前処理操作が不用となる。
【００１３】
即ち、本発明は、核燃料再処理工程において使用済核燃料からＵ、Ｐｕ及びＮｐを選択的に還元分離するために用いられたブチルアルデヒド異性体を含有する硝酸廃液を、白金等からなる陽極電極、飽和カロメル参照電極及び陰極を備えた電解槽中に導入し、参照電極に対する陽極電極電位を１．６Ｖ以上に制御して硝酸廃液中の１価の銀（Ａｇ＋）を２価の銀（Ａｇ2+）に酸化し、この２価の銀と水との反応により酸化力の高い酸素ラジカルを生成させ、このラジカルにより廃液中のブチルアルデヒド異性体を二酸化炭素と水とに酸化することを特徴とする、核燃料再処理工程の硝酸廃液中に含有されるブチルアルデヒド異性体を銀（硝酸銀として添加される）を触媒として二酸化炭素と水とに電気化学的に酸化分解する方法である。
【００１４】
【発明の実施の態様】
図１は、使用済核燃料中のＵ、Ｐｕ及びＮｐを相互に分離する再処理工程を示したものである。工程１は使用済核燃料を硝酸水溶液に溶解する工程であり、工程２は、溶解されたＵ、Ｐｕ及びＮｐの原子価を硝酸により酸化、還元して（Ｕ，Ｐｕは酸化され、Ｎｐは５価に還元される）、それぞれ、６、４及び５価に調整する原子価調整工程であり、工程３は、工程４に供給されたＴＢＰと希釈剤（ドデカン等）との混合物からなる有機溶媒を用いてＵ、Ｐｕ及びＮｐを溶解液から抽出して、Ｕ、Ｐｕ及びＮｐを核分裂生成物から分離するための共除染工程であり、工程４は、この工程に供給される酸化剤（バナジン酸アンモニウム等のバナジウム塩）により，工程３で抽出されなかったＮｐを６価に酸化することにより有機溶媒中に抽出して工程３に戻し、一方、有機溶媒に抽出されなかった核分裂生成物を高レベル廃液として分離して取り出すためのＮｐ酸化工程であり、工程５は、添加されたｎ−ブチルアルデヒドによるＮｐの還元抽出分離工程であり、工程６は、この工程に供給される有機溶媒（ＴＢＰ／希釈剤）により、ｎ−ブチルアルデヒドによるＮｐ抽出の際に混入したＵ、Ｐｕを分離回収して工程５に戻し、分離されたＮｐを製品として回収するＵ，Ｐｕ回収工程であり、工程７は、有機溶媒中に抽出された４価のＰｕのみをｉｓｏープチルアルデヒドを用いて選択的に３価に還元し、それを硝酸水溶液に逆抽出することにより、６価のＵから分離するＵ／Ｐｕ分配工程であり、工程８は有機溶媒中の６価のＵを溶媒抽出等により精製抽出するＵの回収精製工程であり、工程９は、工程７で分離された硝酸水溶液中の３価のＰｕを精製回収する工程である。
【００１５】
【実施例】
硝酸水溶液中のｎ−ブチルアルデヒドの酸化分解
陽極（酸化）電極、陰極電極及び飽和カロメル電極を備えた１００ｍｌのガラス製電気分解槽を用いた。この槽中で処理される３Ｍ硝酸水溶液（８０ｍｌ）中のｎ−ブチルアルデヒドの初期濃度は０．０１５Ｍであった。陽極（酸化）電極には白金を被覆したチタン板電極を用い、飽和カロメル電極（ＳＣＥ）に対する陽極電極電位を＋１．６Ｖとに維持した。処理溶液温度は５０℃であった。溶液中に気送ポンプを用いて空気を供給し十分攪拌した状態で電解処理した。図２より、約３０分で９９．５％以上のｎ−ブチルアルデヒドが分解した。図２に３Ｍ硝酸水溶液中のｎ−ブチルアルデヒドの酸化分解結果を示す。その結果は、硝酸水溶液中のｎ−ブチルアルデヒドを銀を触媒として酸化分解できることを示している。
【００１６】
【発明の効果】
本発明によれば、硝酸水溶液中のブチルアルデヒド異性体を銀触媒を用いて二酸化炭素及び水の安定な化合物に分解することができるため、後工程（蒸発濃縮工程）での安全性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  使用済核燃料中のＵ、Ｐｕ及びＮｐを相互に分離する核燃料再処理工程を示した図である。
【図２】  硝酸水溶液中のｎ−ブチルアルデヒドの酸化分解結果を示した図である。
【図３】  ブチルアルデヒド異性体を含有する硝酸水溶液を銀の存在下で電解処理するための電解処理装置を示す図である。
【符号の説明】
１：陽極（白金被覆チタン板）、２：陰極（白金被覆チタン板）、３：参照電極（飽和カロメル電極）、４：隔膜付きガラス管、５：温度計、６：撹拌用空気７：供給管（ガラスフィルター付き）
【図１】
0003708274.tif 000002
【図２】
0003708274.tif 000003
【図３】
0003708274.tif 000004