(57)【要約】【課題】塩化物系の混合塩からなる電解質融液中のＣｓ、例えば、塩化物系使用済電解質融液中に残留するＦＰであるＣｓを選択的に収着することで、電解質融液の再生が簡便化出来る収着濾過材料を提供すること。【解決手段】塩化物系使用済電解質融液中に蓄積した核分裂生成物（ＦＰ）を選択的に収着することを特徴とする収着濾過材料である。Ｆｅ２Ｏ３を必須成分とし、モル％で表して、Ｆｅ２Ｏ３が１〜５０、Ｐ２Ｏ５が３０〜８０、Ａｌ２Ｏ３が０〜３０、ＴｉＯ２が０〜５０、ＺｒＯ２が０〜５、Ｒ２Ｏ（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）が０〜４０、ＲＯ（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯ）が０〜６０、かつ、Ｒ２Ｏ＋Ｒ’Ｏ≧１からなるガラス、または結晶化ガラスである。ガラス及び結晶化ガラスの前駆体であるガラスの軟化点が４５０℃以上である特徴も持つ。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
塩化物系の混合塩からなる電解質融液中のＣｓを選択的に収着することを特徴とする収着濾過材料。
【請求項２】
Ｆｅ２Ｏ３を必須成分とし、モル％で表して、
Ｆｅ２Ｏ３が１〜５０、
Ｐ２Ｏ５が３０〜８０、
Ａｌ２Ｏ３が０〜３０、
ＴｉＯ２が０〜５０、
ＺｒＯ２が０〜５、
Ｒ２Ｏ（Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏから選択される１種以上の合計）が０〜４０、
Ｒ’Ｏ（ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＺｎＯから選択される１種以上の合計）が０〜６０、
かつ、Ｒ２Ｏ＋Ｒ’Ｏ≧１からなるガラス、または結晶化ガラスであることを特徴とする請求項１に記載の収着濾過材料。
【請求項３】
前記ガラス及び結晶化ガラスの前駆体であるガラスの軟化点が４５０℃以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の収着濾過材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塩化物系の混合塩からなる電解質融液中のＣｓ、例えば、使用済核燃料の乾式再処理工程で生じる塩化物系使用済電解質融液中に蓄積した核分裂生成物であるＣｓを選択的に収着させることで、電解質融液と核分裂生成物を分離可能な収着濾過材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
使用済核燃料の乾式再処理工程は、溶媒中である塩化物系の高温溶融塩に使用済燃料を溶解し、電解処理することで陰極上に析出する電解析出物を回収し、再処理している。このような工程で発生する使用済電解質融液は、アクチノイド物質やＦＰ（核分裂生成物）を含有しているため、高レベル放射性廃棄物として廃棄される。そのため、廃棄物量の低減や経済性の観点から、使用済電解質融液の再生を行う必要性がある。
【０００３】
従来の技術として、使用済電解質融液中に残留するアクチノイド物質を還元・抽出工程で取り除き、ゼオライトカラムを通過させることでＦＰを吸着・除去する再処理工程が検討されている（例えば、非特許文献１参照）。しかし、この工程ではＦＰを吸着したゼオライトの処理・処分が必要となり、廃棄物処理工程において、ＦＰを安定化させた大量のソーダライトが発生し、環境負荷及び経済性の点から大きな課題となっている。
【０００４】
この問題を解決すべく、使用済電解質融液中のＦＰをリン酸塩に転換することにより沈殿分離し、電解質融液の再生を試みている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、使用済電解質融液中に残留するＦＰのうち、例えばＣｓのようにリン酸塩として電解質融液中に沈殿しないものがある（例えば、非特許文献２参照）。そのため、沈殿分離後の電解質融液中もまた処理・処分が必要であり、経済性の面から大きな課題である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−３０３９３４号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】「乾式再処理技術開発における要素技術開発の現状」明珍宗孝、青瀬晋一、サイクル機構、Ｎｏ．２４別冊、２００４、１１、ｐ１６６
【非特許文献２】「乾式再処理から発生する廃溶融塩の固化技術の開発」豊原尚美  他、日本原子力学会和文論文誌、Ｖｏｌ．１、Ｎｏ．４、２００２、ｐ４２０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、塩化物系の混合塩からなる電解質融液中のＣｓ、例えば、塩化物系使用済電解質融液中に残留するＦＰであるＣｓを選択的に収着することで、電解質融液の再生が簡便化出来る収着濾過材料を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、塩化物系の混合塩からなる電解質融液中のＣｓを選択的に収着することを特徴とする収着濾過材料である。
【０００９】
また、Ｆｅ２Ｏ３を必須成分とし、モル％で表して、Ｆｅ２Ｏ３が１〜５０、Ｐ２Ｏ５が３０〜８０、Ａｌ２Ｏ３が０〜３０、ＴｉＯ２が０〜５０、ＺｒＯ２が０〜５、Ｒ２Ｏ（Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏから選択される１種以上の合計）が０〜４０、Ｒ’Ｏ（ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＺｎＯから選択される１種以上の合計）が０〜６０、かつ、Ｒ２Ｏ＋Ｒ’Ｏ≧１からなるガラス、または結晶化ガラスであることを特徴とする上記の収着濾過材料である。
【００１０】
さらに前記ガラス及び結晶化ガラスの前駆体であるガラスの軟化点が４５０℃以上であることを特徴とする上記の収着濾過材料である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明により、塩化物系の混合塩からなる電解質融液中のＣｓ、例えば、塩化物系使用済電解質融液中に蓄積した核分裂生成物であるＣｓを収着でき、電解質融液の再生が可能となり、環境及び経済面での負荷を低減することが出来る。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明は、塩化物系の混合塩からなる電解質融液中のＣｓを選択的に収着する収着濾過材料であり、Ｆｅ２Ｏ３を必須成分であるＦｅ２Ｏ３−Ｐ２Ｏ５系のガラス、または結晶化ガラスである。
【００１３】
本発明の成分系においてＰ２Ｏ５はガラスの主成分であり、ガラス溶融を容易としとする成分である。ガラスを形成するための必須成分である。ガラス中にモル％で３０〜８０％の範囲で含有させることが望ましい。３０％未満では上記作用を発揮しえずかつガラス化が困難となり、８０％を超えるとガラスの耐湿性が悪くなる。より好ましくは４０〜７０％の範囲である。
【００１４】
Ｆｅ２Ｏ３はＣｓを収着するための必須成分であり、Ｐ２Ｏ５系ガラスで問題となる吸湿性を改善し、ガラスを安定化させる成分である。ガラス中にモル％で１〜５０％の範囲で含有させることが望ましい。１％未満では上記作用を発揮しえず、５０％を超えるとガラス化しなくなる。より好ましくは５〜４５％の範囲である。
【００１５】
Ａｌ２Ｏ３はガラス作製の際に結晶化を抑制し、かつガラスの化学的耐久性を向上させる成分である。またガラス中に含有することで、溶融塩に浸漬してＣｓを収着した後でも材料形状を維持できるようになる。ガラス中にモル％で０〜３０％の範囲で含有させることが好ましい。３０％を超えるとガラス化しなくなる。より好ましくは０〜２０％の範囲である。  
【００１６】
ＴｉＯ２はガラスの耐熱性を向上させ、またＡｌ２Ｏ３と同様にＣｓを収着後の材料の形状を維持しやすくなる成分である。ガラス中にモル％で０〜５０％の範囲で含有させることが好ましい。５０％を超えるとガラス化が困難となる。より好ましくは０〜３５％の範囲である。
【００１７】
ＺｒＯ２はガラスの耐熱性を向上させ、またＡｌ２Ｏ３と同様にＣｓを収着後の材料の形状を維持しやすくなる成分である。さらに、結晶化ガラスにおいては結晶核となる成分である。ガラス中にモル％で０〜５％の範囲で含有させることが好ましい。５％を超えるとガラス化が困難となる。より好ましくは０〜４％の範囲である。
【００１８】
Ｒ２Ｏ（Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏから選択される１種以上の合計）はＣｓの収着を促進する成分である。ガラス中にモル％で０〜４０％の範囲で含有させることが望ましい。４０％を超えると軟化点が低くなり過ぎ、電解質融液の溶融温度に耐えることが出来ない。また、ガラスの耐湿性も著しく悪くなる。より好ましくは０〜３５％の範囲である。
【００１９】
Ｒ’Ｏ（ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＺｎＯから選択される１種以上の合計）は必須成分ではないが、軟化点及びＣｓの収着性を調整することが出来る成分である。適宜、ガラス中にモル％で０〜６０％の範囲で含有させる。６０％を超えるとガラス化が困難となる。より好ましくは０〜５５％の範囲である。
【００２０】
上記組成範囲内において、Ｒ２Ｏ＋Ｒ’Ｏが１以上含有することでＣｓの収着が促進され、好ましくは３以上、より好ましくは５以上である。１未満だと収着性がほとんど無く、収着濾過材として不適である。
【００２１】
この他にも、一般的な酸化物で表すＩｎ２Ｏ３、Ｖ２Ｏ5、ＳｎＯ２、ＴｅＯ２など、あるいはＦ２やＣｌ２などを、上記性質を損なわない範囲で３％まで加えてもよい。
【００２２】
上記成分系において、Ｃｓの収着性能があれば、ガラスあるいは結晶化ガラスのどちらでも構わない。ガラスであれば収着を促進しやすくなり、また結晶化ガラスであれば耐熱性及び収着後の形状を維持しやすくなる。
【００２３】
また、ガラス及び結晶化ガラスの前駆体ガラスの軟化点が４５０℃以上であることを特徴とする収着濾過材料である。軟化点が４５０℃未満であると、電解質融液の溶融温度に耐えられなくなり、形状を維持出来なくなる。
【００２４】
本発明の収着濾過材料のＣｓ収着効果は、イオン交換、分子篩い、反応・結晶化などのいずれかによるもの、あるいはその複合である。
【００２５】
本発明の収着濾過材料は特に形状を問わないが、収着効果を上げるために粉末状、繊維状、あるいは多孔質にすることが好ましい。
【００２６】
本発明の収着濾過材料は、Ｃｓを含有する塩化物系電解質融液の溶融塩に効果を示す。ただし、塩化物系電解質融液は、リン酸塩等の他の塩を含有しても良い。
【実施例】
【００２７】
以下、実施例に基づき、説明する。
【００２８】
Ｐ２Ｏ５源として正リン酸を、Ｆｅ２Ｏ３源として酸化鉄を、Ａｌ２Ｏ３源として酸化アルミニウムを、ＴｉＯ２源として酸化チタンを、Ｌｉ２Ｏ源として炭酸リチウムを、Ｎａ２Ｏ源として炭酸ナトリウムを、Ｋ２Ｏ源として炭酸カリウムを、ＭｇＯ源として炭酸マグネシウムを、ＣａＯ源として炭酸カルシウムを、ＳｒＯ源として炭酸ストロンチウムを、ＢａＯ源として炭酸バリウムを、ＺｎＯ源として酸化亜鉛を使用し、これらを表の組成となるべく調合したうえで、白金ルツボに投入し、電気加熱炉内で１１００〜１３００℃、１〜３時間加熱溶融した。溶融ガラスを鋳型に流し込み、ブロック状とし、ガラス転移点以上に保持した電気炉内に移入して徐冷し、表１の実施例１〜８、表２の比較例１〜４に示す組成のガラスを得た。
【００２９】
【表１】
2011007694.tif 000002
【００３０】
【表２】
2011007694.tif 000003
【００３１】
このようにして作製した各試料について、軟化点、収着効果を評価した。
【００３２】
軟化点は、熱分析装置ＴＧ―ＤＴＡ（リガク（株）製）を用いて測定した。Ｃｓの収着効果は、ＬｉＣｌ−ＫＣｌ混合塩にＣｓＣｌを添加し、乾燥した大気中５００℃で加熱することで溶融塩とし、上記ガラス試料をその溶融塩に５時間浸漬した。浸漬後の試料をＸ線回折や元素分析することで、Ｃｓの収着効果を評価した。
【００３３】
（結果）  組成および、各種試験結果を表に示す。
【００３４】
表から明らかなように、実施例１〜８の各試料は、各組成が適切な範囲であるため、安定なガラスが得られ、また軟化点も所望の範囲に入っていた。溶融電解質融液に浸漬後、元素分析よりＣｓ元素及びＸ線回折からＣｓを含む結晶が観測され、収着効果が得られた。
【００３５】
これらに対して、比較例１及び２の試料は、組成が適切な範囲であるが、Ｒ２Ｏ＋Ｒ’Ｏが１未満であるためＣｓの収着効果は得られなかった。比較例３は組成が適切でないためガラス化せず、またＣｓの収着効果は得られなかった。比較例４の試料は一般的なソーダライムガラスであるが、Ｆｅ２Ｏ３を含有していないため、Ｃｓの収着効果は得られなかった。