(57)【要約】  本発明は、ＰＵＲＥＸ法の完全化を構成している方法に関し、単一精製サイクルにおける他のアクチニド（Ｐｕ、Ｎｐ、Ｔｈ等）からのウランの分離を得るのを可能とする。  本方法は連続して：    ａ）ウラン（ＶＩ）、プルトニウム（ＩＶ）、および他のアクチニド（ＩＶ）もしくは（ＶＩ）の、硝酸水溶液からの、溶媒相を使用しての同時抽出、および、この後者の洗浄；    ｂ）酸化状態（ＩＩＩ）のプルトニウムの、該溶媒相からの、硝酸水溶液を使用しての逆抽出；    ｃ）酸化状態（ＶＩ）のウランの、該溶媒相からの、硝酸水溶液を使用しての逆抽出；    ｄ）ステップｃ）から結果得られてくる硝酸水溶液からの、ウラン（ＶＩ）の濃縮を含み、ステップｄ）において得られた一部ウラン（ＶＩ）濃縮水溶液が、ステップｂ）の間、もしくは、ステップｂ）とｃ）との間、該溶媒相から、アクチニド（ＩＶ、１種もしくは複数種）を逆抽出するのに使用されることを特徴とする。  利用：ＵＯ２、（Ｕ，Ｐｕ）Ｏ２混合酸化物、もしくは（Ｕ，Ｔｈ）Ｏ２混合酸化物主体の使用済み核燃料の再処理。【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用済み核燃料の再処理方法であって、連続して：
ａ）該燃料の硝酸溶液である硝酸水溶液内に存在する核分裂生成物からの、ウラン、プルトニウム、および他のアクチニドの分離であって、この分離は、ウラン（ＶＩ）、プルトニウム（ＩＶ）、および他のアクチニド（ＩＶ）もしくは（ＶＩ）の、該水溶液からの、水と非混和性であり少なくとも１種の抽出剤を有機稀釈剤中に含んでいる溶媒相による同時抽出を含み、次いで、該溶媒相の、硝酸水溶液による洗浄；
ｂ）ウランおよびプルトニウムの、２つの区別できる流における分配であって、この分配は、プルトニウム（ＩＩＩ）の、該溶媒相からの、プルトニウム（ＩＶ）をその酸化状態（ＩＩＩ）に還元するのに適している１種の還元剤を含有している硝酸水溶液による逆抽出を含み；
ｃ）ウラン（ＶＩ）の、該溶媒相からの、硝酸水溶液による逆抽出；
ｄ）ステップｃ）から発生された硝酸水溶液の、ウラン（ＶＩ）における濃縮
を含み、ステップｄ）において得られた一部のウラン（ＶＩ）において濃縮された水溶液が、該溶媒相から、その酸化状態（ＩＶ）に存在するこの相内のこれ（ら）のアクチニドを逆抽出するのに、ステップｂ）の間、もしくは、ステップｂ）とｃ）との間、利用されることを特徴とする、方法。
【請求項２】
前記アクチニド（ＩＶ、１種もしくは複数種）が、ネプツニウム（ＩＶ）、トリウム（ＩＶ）、および／またはプルトニウム（ＩＶ）であることを特徴とする、請求項１の方法。
【請求項３】
ステップｂ）が、区別できる前記抽出機内において実施される２つのサブステップ、つまり：
ｉ）大部分のプルトニウム（ＩＩＩ）を、前記溶媒相から逆抽出することからなる第１サブステップ；ならびに
ｉｉ）該溶媒相からのプルトニウム（ＩＩＩ）の逆抽出を完全にすることからなる第２サブステップ
を含み、前記一部のウラン（ＶＩ）において濃縮された水溶液が好ましくは、サブステップｉｉ）の間、前記アクチニド（ＩＶ、複数種）を逆抽出するのに利用されることを特徴とする、請求項１もしくは２の方法。
【請求項４】
前記一部のウラン（ＶＩ）において濃縮された水溶液が、前記抽出機内に導入され、ここで、サブステップｉｉ）が実施され、ここで、硝酸、プルトニウム（ＩＶ）をプルトニウム（ＩＩＩ）に還元するのに適している還元剤、および抗亜硝酸剤が加えられることを特徴とする、請求項３の方法。
【請求項５】
前記一部のウラン（ＶＩ）において濃縮された水溶液が、この逆抽出に特別に必要な抽出機内のアクチニド（ＩＶ、複数種）を逆抽出するのに利用されることを特徴とする、請求項１もしくは２の方法。
【請求項６】
ステップｂ）が、区別できる抽出機内において実施される２つのサブステップ、つまり：
ｉ）大部分のプルトニウム（ＩＩＩ）を、前記溶媒相から逆抽出することからなる第１サブステップ；ならびに
ｉｉ）該溶媒相からのプルトニウム（ＩＩＩ）の逆抽出を完全にすることからなる第２サブステップ
を含み、前記一部のウラン（ＶＩ）において濃縮された水溶液が、抽出機内に導入され、これが、サブステップｉｉ）が実施される抽出機により溶媒相において増加され、この内において、硝酸が加えられることを特徴とする、請求項５の方法。
【請求項７】
前記溶媒相からのアクチニド（ＩＶ、１種もしくは複数種）の逆抽出が、この最後のおよび前記一部のウラン（ＶＩ）において濃縮された溶液を混合していくことにおいて、次いで、この混合物を溶媒相と逆抽出されたアクチニド（ＩＶ、１種もしくは複数種）を含有している水相とに分離していくことにおいて得られることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項の方法。
【請求項８】
更に、逆抽出されたアクチニド（ＩＶ、１種もしくは複数種）を含有している前記水相を、水と非混和性であり有機稀釈剤中のウラン（ＶＩ）抽出物を含んでいる溶媒相による１回もしくは複数回の洗浄に付すことからなる１ステップを含むことを特徴とする、請求項７の方法。
【請求項９】
前記溶媒相の抽出物および有機稀釈剤が、ステップａ）において利用される溶媒相の抽出物および有機稀釈剤に同一であることを特徴とする、請求項８の方法。
【請求項１０】
ステップａ）の間利用される前記溶媒相が、燐酸トリノルマルブチルを、抽出剤として含むことを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項の方法。
【請求項１１】
ステップａ）の間利用される前記溶媒相が、水素化テトラプロピレンを、有機稀釈剤として含むことを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項の方法。
【請求項１２】
プルトニウム（ＩＶ）をプルトニウム（ＩＩＩ）に還元するのに適している前記還元剤が、硝酸ウランであることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項の方法。
【請求項１３】
前記一部のウラン（ＶＩ）において濃縮された水溶液が更に、１種もしくは複数種のアクチニド（ＩＶ）錯体化剤を加えられることを特徴とする、請求項４〜６のいずれか１項の方法。
【請求項１４】
ステップｂ）の間、あるいは、ステップｂ）とｃ）との間、主に逆抽出したいアクチニド（ＩＶ）が、ネプツニウムであることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか１項の方法。
【請求項１５】
酸化ウラン、ウランプルトニウム混合酸化物、もしくはウラントリウム混合酸化物主体の使用済み核燃料を再処理するための、請求項１〜１４のいずれか１項の方法の利用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰＵＲＥＸ法との名前により知られた使用済み核燃料を再処理していく方法の改良を構成している方法に関する。
【０００２】
特に、本発明による方法は、単一精製サイクルにおいて、他のアクチニド（プルトニウム、ネプツニウム、トリウム等）からのウランの分離を得ることを可能にする。
【０００３】
ＰＵＲＥＸ法のように、酸化ウラン、ウランとプルトニウムとの混合酸化物、あるいは、ウランとトリウムとの混合酸化物主体の使用済み核燃料を再処理していくのに使用されてよい。
【背景技術】
【０００４】
使用済み核燃料を再処理していく全商業用工場は現在、プルトニウムウラン抽出精錬（ＰＵＲＥＸ）法を使用し、これらの燃料中において存在するウランおよびプルトニウムを回収する。
【０００５】
これは、液体−液体抽出による複数回のサイクルの精製を使用して達成される。
【０００６】
第１精製サイクルは本質的に、核分裂生成物に関して合わせてウランおよびプルトニウムを脱混入させるよう、ならびに、これらの２種の元素を別々の２流に分けるよう意図されている。
【０００７】
使用済み核燃料を再処理していく、フランスにおけるＣＯＧＥＭＡのＵＰ３およびＵＰ２−８００工場、連合王国におけるＴｈｏｒｐ、もしくは、日本における六ヶ所村のような現代の工場において用いられるようなこのサイクルが、図１においてスキームの形で表されている。
【０００８】
ウランおよびプルトニウムを、これらを含有し、使用済み燃料を硝酸に溶解させていって得られた（溶解液体）水溶液から同時抽出していくことからなる操作を持って始まり、第１のものは酸化状態（ＶＩ）にあり第２のものは酸化状態（ＩＶ）にある。この同時抽出は、抽出剤からなる水非混和溶媒の仲介により実施され、特に、燐酸トリ−ｎ−ブチル（以後、ＴＢＰ）が、有機稀釈剤、つまり、水素化テトラプロピレン（以後、ＴＰＨ）中において、３０体積％の強度である。
【０００９】
これは、溶媒相の１回以上の洗浄を伴い、１種以上の硝酸水溶液を使用し、これらは、核分裂生成物に関するウランおよびプルトニウムの脱混入を完結させるよう意図されている。
【００１０】
同時抽出および洗浄操作のこのセットが、図１において”抽出−洗浄”ブロックにより象徴されている。
【００１１】
これらの操作（抽出物の精製）から結果得られてくる水相が、核分裂生成物（ＰＦ）を含有し、そのサイクルから排される一方、溶媒相が、ウラン（ＶＩ）およびプルトニウム（ＩＶ）を有し、これらの２つの元素が分けられるゾーン（帯）に送られる。
【００１２】
この分配は：
溶媒相において存在するプルトニウムの大部分を逆抽出していくことからなる、図１において”プルトニウム逆抽出”ブロックにより象徴されている操作；ならびに
該プルトニウム逆抽出を完結させていくことからなる、図１において”プルトニウム蓄積（堰き止められることによる）”ブロックにより象徴されている操作
を含む。
【００１３】
これらの２つの操作は、プルトニウム（ＩＶ）を、酸化状態（ＩＩＩ）に還元していくことにより実施され、これは容易には、ＴＢＰにより抽出可能ではなく、硝酸水溶液に入ることを可能としつつ、一方、ウランが溶媒相において残る。
【００１４】
プルトニウムの還元が、硝酸ウランおよび抗亜硝酸剤（もしくはアングロサクソンの文献において”亜硝酸スカヴェンジャー”）の補助を伴い実施され、この役割は、硝酸ウランおよびプルトニウム（ＩＩＩ）両方を、硝酸を破壊していくことにより安定化させることである。特に、該抗亜硝酸剤は硝酸ヒドラジンであり（ＮＨ）、ヒドラジンとしても知られる。
【００１５】
分配から結果得られてくる水相が、新鮮溶媒を用いての洗浄に付され、この相から、その逆抽出の間にプルトニウムに伴ってしまい易いウラン分画を抽出するよう意図される。この洗浄が、図１において、”ウラン洗浄”ブロックにより象徴されている。
【００１６】
分配から結果得られてくる溶媒相自体が、ウラン（ＶＩ）が低い酸性度の硝酸水溶液を使用して逆抽出されるゾーン（帯）に送られる。この逆抽出が、図１において、”ウラン逆抽出”ブロックにより象徴されている。
【００１７】
図１において例示された第１精製サイクルにおいて、溶解液体中において存在するネプツニウムが原則的に、ウランおよびプルトニウムと同時に、ネプツニウム（ＶＩ）の形で抽出される。プルトニウムの逆抽出を抑えている間、ネプツニウム（ＶＩ）が、硝酸ウランにより、ネプツニウム（ＩＶ）に還元され、この状態において、ＴＢＰにより抽出可能であるが、酸化状態（ＶＩ）におけるものよりも少ない。
【００１８】
特に、Ｊ．Ｉｎｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．，１９７０，３２巻，２４５〜２５３においてＧｅｒｍａｉｎらにより報告されたように、および、図２において例示されたように、これは、硝酸水相と、ＴＰＨ中において３０体積％の強度でのＴＢＰから構成された溶媒相との間でのネプツニウム（ＩＶ）の分布係数の変動を、該溶媒相におけるウラン（ＶＩ）含量の関数として、０．５Ｍ〜３．５Ｍの範囲である硝酸モル濃度に関して表し、ネプツニウム（ＩＶ）の分布係数は、この水相の酸性度と共に上昇し、該溶媒相のウラン（ＶＩ）含量と共に下降する。
【００１９】
こうして、高い比の流速Ｓ／Ａ（溶媒／水を表している）および低い溶媒相のウラン（ＶＩ）含量の観点において、これは、ウラン／プルトニウム分配が行われる抽出機中において優先するが、これらの抽出機中において、ネプツニウム（ＩＶ）が溶媒相において、ウランと共に残る。同様に、”ウラン洗浄”におけるＳ／Ａ流速比×酸性度の組み合わせは一般的にこうして、ネプツニウム（ＩＶ）の該溶媒相においてウランと共に残る傾向を強化する。ウラン逆抽出の間、ネプツニウム（ＩＶ）の分布係数は、ウラン（ＶＩ）のものよりも低く、こうして、ネプツニウムがウランと同様に効率的に、逆抽出される。
【００２０】
ネプツニウムはこうして、ＰＵＲＥＸ法の第１精製サイクルの間に、実質的に定量的に、ウランを伴う。
【００２１】
使用済み核燃料を再処理していく上で述べた工場において、濃縮操作後（図１において、”ウラン濃縮”ブロックにより象徴）、ウラン逆抽出から結果得られてくる水溶出液がこれゆえ、ウランを精製していくサイクルに付され、”第２ウランサイクル”と言われ、後者をネプツニウムから分離させる。
【００２２】
使用済み核燃料を再処理していく新しい工場を建設していく範囲では、ＰＵＲＥＸ法を簡素化できるのが望ましいと考えられ、こうして、これらの工場の、投資、操業、およびメンテナンスコスト（維持費用）の全てを軽減し、これにより、この方法の性能を、再処理収率、質、および信頼性の点において低減させることがない。
【００２３】
今、経験が、使用済み核燃料がその再処理前に少なくとも１０年間冷やされている場合、核分裂生成物に関するウランの脱混入が、ルテニウムを包含して、第１精製サイクル後に既に充分であることを示す。この場合、これゆえ、”第２ウランサイクル”は、ネプツニウムからウランを分離する必要性によってだけ、正当化される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
本発明者らはこれゆえ彼ら自身、使用済み核燃料を再処理していく現代の工場において用いられているようなＰＵＲＥＸ法を改良していくとの目的を設定し、こうして、プルトニウムからだけでなく、ネプツニウムからも、単一精製サイクルにおいて、ウランを分離させることを可能にし、こうして、これゆえ、再処理されるべき核燃料が１０年間以上冷やされている場合、”第２ウランサイクル”を求める必要性を明らかにする。
【００２５】
本発明者らは更に彼ら自身、ネプツニウムからのウランの分離が、ネプツニウムの強力な金属封鎖剤の使用に頼ることなく、得られるべきであるとの目的を設定し、これは確かに、ウランのものとは異なる水流において実施されることを可能とするが、これら自体もしくはこれらを経由する分解生成物は、この水溶出液において望ましくない生成物を構成させ易く、これらの溶出液を特別な追加の加工操作に付す必要性を引きずっている。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
この目的および他の目的が、使用済み核燃料を再処理していく方法により達成され、これは連続して：
ａ）ウラン、プルトニウム、および他のアクチニドを、燃料を硝酸に溶解させていくことにより得られた硝酸水溶液中において存在する核分裂生成物から分離させていき、この分離が、該水溶液からの、ウラン（ＶＩ）、プルトニウム（ＩＶ）、および、他のアクチニド（ＩＶ）もしくは（ＶＩ）の同時抽出を含んでおり、少なくとも１種の抽出剤を有機稀釈剤中において含んでいる水非混和溶媒相を使用し、次いで、該溶媒相を硝酸水相を用いて洗浄していくことにより；
ｂ）ウランおよびプルトニウムを、別々の２流中に分けていき、この分配が、該溶媒相からのプルトニウム（ＩＩＩ）の逆抽出を含んでおり、プルトニウム（ＩＶ）を酸化状態（ＩＩＩ）に還元していくことができる還元剤を含有する硝酸水溶液を使用することにより；
ｃ）硝酸水溶液を使用して、該溶媒相から、ウラン（ＶＩ）を逆抽出していき；
ｄ）ステップｃ）から結果得られてくる硝酸水溶液を、ウラン（ＶＩ）に関して濃縮していく
ことを含み、ステップｄ）において得られた幾らかのウラン（ＶＩ）濃縮水溶液が、該溶媒相から、この相において酸化状態（ＩＶ）において存在するアクチニド（１種もしくは複数種）を、ステップｂ）の間に、もしくは、ステップｂ）とｃ）との間に、逆抽出していくのに使用されることを特徴としている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明による方法はこれゆえ、本質的に、ウラン逆抽出下流に横たわっている濃縮操作から結果得られてくる幾らかのウラン（ＶＩ）濃縮水流を使用することにおいて、使用済み核燃料を再処理していく現代の工場において用いられているようなＰＵＲＥＸ法の第１精製サイクルとは異なり、溶媒相をこの逆抽出の上流でウラン（ＶＩ）に富ませ、こうして、飽和に近づき、こうして、この溶媒相において酸化状態（ＩＶ）において存在するアクチニドの分布係数を低くし、充分、水相中へのそれらの侵入を促進させる。
【００２８】
これにより、溶媒相からアクチニド（ＩＶ）を逆抽出することを可能とし、これにより、これらをウラン（ＶＩ）から、これが今度は逆抽出される前に、分離する。
【００２９】
本発明による方法により逆抽出され易いアクチニド（ＩＶ）は原則的に、酸化状態（ＶＩ）から酸化状態（ＩＶ）にウラン／プルトニウム分配の間に還元されるネプツニウム、燃料を溶解させていくことにより得られた硝酸水溶液から酸化状態（ＩＶ）において抽出されるトリウム、および／または、非常に少量酸化状態（ＩＶ）において該分配の間に残ることがあるプルトニウムである。
【００３０】
上で指し示したように、水相からのアクチニド（ＩＶ、１種もしくは複数種）の逆抽出が第１に、本発明による方法のステップｂ）の間に実施されてよく、つまり、ウラン／プルトニウム分配の間であり、この場合、このアクチニドもしくはこれらのアクチニドが、プルトニウム（ＩＩＩ）と同時に逆抽出され、こうして、プルトニウム流と合流する。
【００３１】
この場合、ウラン／プルトニウム分配は、別々の反応容器中において実施される２サブステップを含んでおり、つまり：
ｉ）”プルトニウム逆抽出”と言われ、溶媒相から大部分のプルトニウム（ＩＩＩ）を逆抽出していくことからなる第１サブステップ；ならびに
ｉｉ）”プルトニウム蓄積”と言われ、該溶媒相からのプルトニウム（ＩＩＩ）の逆抽出を完結させていくことからなる第２サブステップ
であり、ウラン（ＶＩ）濃縮水溶液部が好ましくは、”プルトニウム蓄積”サブステップの間に、アクチニド（ＩＶ、１種もしくは複数種）を逆抽出していくのに使用されている。
【００３２】
こうするには、”プルトニウム蓄積”サブステップが行われ、硝酸、プルトニウム（ＩＶ）をプルトニウム（ＩＩＩ）に還元していくことができる還元剤、および抗亜硝酸剤を用いて補完されている抽出機中に導入される。
【００３３】
前述したものおよび後述するものにおいて、用語”抽出機”は、使用済み核燃料を再処理していく工場において使用されることがある如何なる液体−液体抽出装置をも意味するよう意図されており、例えば、ミキサー−沈降タンク、もしくは、ミキサー−沈降タンクバッテリー、パルスカラム、または、１段階もしくは多段階遠心抽出機である。
【００３４】
溶媒相からのアクチニド（ＩＶ、１種もしくは複数種）の逆抽出が第２に、本発明による方法のステップｂ）とｃ）との間に実施されてよく、つまり、ウラン／プルトニウム分配とウラン逆抽出との間であり、この場合、このアクチニドもしくはこれらのアクチニドが、プルトニウムから独立に逆抽出され、プルトニウム流およびウラン流の両方から分離した第３流を形成する。
【００３５】
この場合、ウラン（ＶＩ）濃縮水溶液部が、この逆抽出に特に割り当てられた抽出機中におけるアクチニド（ＩＶ）を逆抽出していくのに使用される。
【００３６】
ここで再び、ウラン／プルトニウム分配は、別々の反応容器中において実施される２サブステップを含んでおり、つまり：
ｉ）”プルトニウム逆抽出”と言われる、大部分のプルトニウム（ＩＩＩ）を、溶媒相から逆抽出することからなる第１サブステップ；ならびに
ｉｉ）”プルトニウム蓄積”と言われる、該溶媒相からのプルトニウム（ＩＩＩ）の逆抽出を完結させることからなる第２サブステップ
であり、ウラン（ＶＩ）濃縮水溶液部が好ましくは抽出機中に導入され、これは、”プルトニウム蓄積”サブステップが行われる抽出機により溶媒相を供給され、この内においては、硝酸が加えられる。
【００３７】
アクチニド（ＩＶ、１種もしくは複数種）の逆抽出が実施されている抽出機が何であれ、この抽出機中において存在する溶媒相と、この中に導入されているウラン（ＶＩ）濃縮溶液部とを、該溶媒相を飽和に近づくまでウラン（ＶＩ）に富ませることを可能とする条件下に混合していくことにより得られ、引き続き、アクチニド（ＩＶ、１種もしくは複数種）がこの水相に入ることを可能とし、次いで、この混合物を、溶媒相と、逆抽出されたアクチニド（ＩＶ、１種もしくは複数種）を含有している水相とに分離させていくことによる。
【００３８】
本発明による方法は好ましくは更に、逆抽出されたアクチニド（ＩＶ、１種もしくは複数種）および任意に逆抽出されたプルトニウム（ＩＩＩ）を含有している水相を、もしこれらのアクチニドがウラン／プルトニウム分配の間に逆抽出されれば、有機稀釈剤中においてウラン（ＶＩ）抽出剤を少なくとも１種含んでいる水非混和溶媒相を用いての１回以上の洗浄に付すことからなるステップを含み、これらのアクチニドをこれらの逆抽出の間に伴ってきているウラン（ＶＩ）を回収していくことに鑑みている。
【００３９】
この目的に向かって、抽出剤および有機稀釈剤が、本発明による方法のステップａ）において使用された溶媒相のものに同一である溶媒相を使用することが好ましい。
【００４０】
この点において、ステップａ）の間に使用された溶媒相は好ましくは、ＴＢＰを抽出剤として、ＴＰＨを有機稀釈剤として含み、好ましくは、体積比３０／７０である。
【００４１】
プルトニウム（ＩＶ）を、その酸化状態（ＩＩＩ）に還元するに適している還元剤は好ましくは、硝酸ウランであり、一方、抗亜硝酸剤が今度は有利に、硝酸ヒドラジンである。
【００４２】
しかしながら、もう１種別の抽出剤、例えば燐酸トリイソブチル（ＴｉＢＰ）もしくはモノアミド、および／または、もう１種別の有機稀釈剤、例えばｎ−ドデカンもしくはケロセンを使用することが可能であり、丁度、もう１種別の還元剤、例えば硝酸ヒドロキシルアンモニウム、および／または、もう１種別の抗亜硝酸剤、例えば溶媒相に溶ける抗亜硝酸剤を使用することが可能であるようにである。
【００４３】
本発明により、ウラン（ＶＩ）濃縮水溶液部が更に、アクチニド（ＩＶ）を錯体化する１種以上の剤を用いて補完されているが、これらの剤は、強力である必要も、高レベルにおいて存在している必要もなく、これらの破壊が容易に、本発明による方法の最適化パラメーターへと統合されることがある。
【００４４】
このような剤の例として、蟻酸および酒石酸が述べられてよい。
【００４５】
好ましくは、ステップｂ）の間、もしくは、ステップｂ）とｃ）との間、逆抽出されるよう原則的に意図されたアクチニド（ＩＶ）は、ネプツニウムである。
【００４６】
本発明による方法は、数多くの利点を持つ。
【００４７】
特に、ウランを、液体−液体抽出による単一サイクルの精製において、使用済み核燃料中において存在する他のアクチニドから分離するのを、非常に効率的に可能にし、これらの燃料が１０年間以上冷やされた場合、使用済み核燃料を再処理していくための現代の工場において用いられているように、本方法の第１精製サイクルを基本的に修飾することなく、ＰＵＲＥＸ法において存在している”第２ウランサイクル”を省く。アクチニド（ＩＶ）の逆抽出がこの分配の間に実施される場合、本発明による方法が、ある特定の既存の工場において、比較的小さい修飾コストにおいて用いられ得ることも、記されるべきである。
【００４８】
更に、本発明による方法は、アクチニド（ＩＶ）、特にネプツニウム（ＩＶ）を、これらをプルトニウム流と合わせることにより逆抽出できる可能性を提供し、こうして、プルトニウムを、非平和目的に使用するのを、より難しくする。
【００４９】
本発明による方法の他の利点および特徴が、以降の残りの記載を読んでいけば明らかとなるが、これは、本発明による方法の説明の２実施形態に関する。
【００５０】
これらの実施例は勿論、本発明の構成要件の例示としてだけ与えられており、いずれにしても全く、本構成要件の限界を構成しない。
【００５１】
まず図３に言及され、これは、本発明による方法の第１の説明の実施形態のブロックダイヤグラムを表し、ウラン／プルトニウム分配の間に、ネプツニウム（ＩＶ）の逆抽出を可能とするようデザイン（設計）された。
【００５２】
この例において、図１において例示されたようなＰＵＲＥＸ法の第１の精製サイクルのように、本発明による方法は、以降の操作を含む。
それぞれ酸化状態（ＶＩ）、（ＩＶ）、および（ＶＩ）の、ウラン、プルトニウム、およびネプツニウムの、溶解液からの、ＴＰＨの強度３０％（ｖ／ｖ）でのＴＢＰからなる溶媒を使用しての同時抽出、次いで、ウラン、プルトニウム、およびネプツニウムの脱混入を、核分裂生成物に関して完結させるための、この同時抽出から結果得られてくる溶媒相の、硝酸水溶液を用いての洗浄（”抽出洗浄”）
酸化状態（ＩＩＩ）のプルトニウムの、ウラン、プルトニウム、およびネプツニウムを有する該溶媒相からの、硝酸ウラン（Ｕ（ＩＶ））および硝酸ヒドラジンを抗亜硝酸剤として含有している硝酸水溶液を使用しての逆抽出（”プルトニウム逆抽出”）；
該プルトニウム逆抽出から結果得られてくる溶媒相の、硝酸ウランおよび硝酸ヒドラジンをも含有している硝酸水溶液を用いての洗浄（”プルトニウム蓄積”）
を含む、ウラン／プルトニウム分配
プルトニウム（ＩＩＩ）を有し、該ウラン／プルトニウム分配から来ている水相の、ＴＰＨの強度３０％（ｖ／ｖ）でのＴＢＰからなる新鮮溶媒を使用しての洗浄（”ウラン洗浄”）
ウラン（ＶＩ）の、該ウラン／プルトニウム分配から来ている溶媒相からの、硝酸水溶液を使用しての逆抽出（”ウラン逆抽出”）ならびに
ウラン（ＶＩ）を有し、該ウラン逆抽出から来ている水相の濃縮（”ウラン濃縮”）
【００５３】
図１において例示されたＰＵＲＥＸ法の第１の精製サイクルにおけるように、酸化状態（ＶＩ）において当初抽出されたネプツニウムは、酸化状態（ＩＶ）に、硝酸ウランにより、ウラン／プルトニウム分配の間に、低下させられる。
【００５４】
しかしながら、全ウラン（ＶＩ）濃縮水溶液が第２のウラン精製サイクルに送られ当該ウラン（ＶＩ）をこの溶液中において存在しているネプツニウム（ＩＶ）から分離するよう意図された図１において例示されたようなＰＵＲＥＸ法の第１の精製サイクルのようではなく、図３において例示されたような本発明による方法の説明の実施形態において、幾らかのウラン（ＶＩ）濃縮水溶液が、”プルトニウム蓄積”が行われる抽出機に還流される。
【００５５】
”プルトニウム蓄積”に使用された硝酸水溶液はこれゆえ、このウラン（ＶＩ）濃縮還流からなり、これは、硝酸、好ましくは殆ど２に等しいか、もしくは、更に良くは多くとも１に等しいモル濃度におけるもの、ならびに、硝酸ウラン、硝酸ヒドラジン、および任意に蟻酸のようなネプツニウム（ＩＶ）イオン封鎖剤を用いて補われる。
【００５６】
こうして該溶媒相を用いて得られた硝酸水溶液の親密な混合の効果は、後者をウラン（ＶＩ）で富ませることであり、こうして飽和に近づき、この富化は該抽出機において優先している低い酸性度と組み合わされ、ネプツニウム（ＩＶ）を該水相に入らせる。
【００５７】
図３において例示されたＰＵＲＥＸ法の第１の精製サイクルにおけるように、”プルトニウム蓄積”の溶出水相は、特に、ネプツニウム（ＩＶ）およびプルトニウム（ＩＩＩ）両方を含有し、”プルトニウム逆抽出”が行われプルトニウム（ＩＩＩ）のチャージが行われる抽出機に送られ、次いで、”ウラン洗浄”が行われ新鮮溶媒を用いて洗浄される抽出機に送られ、逆抽出の間にネプツニウム（ＩＶ）およびプルトニウム（ＩＩＩ）を伴ってしまい易いウラン（ＶＩ）を回収する。
【００５８】
”プルトニウム蓄積”の溶出溶媒相は、”ウラン逆抽出”が行われウラン（ＶＩ）が逆抽出される抽出機に送られる一部に関して、従来どおり、図１において例示されたＰＵＲＥＸ法の第１の精製サイクルにある。
【００５９】
今、図４に言及され、これは、本発明による方法の第２の説明の実施形態のブロックダイヤグラムを表し、これが今度は、ウラン／プルトニウム分配とウラン逆抽出との間で、溶媒相に残っているネプツニウム（ＩＶ）および考えられる痕跡量のプルトニウム（ＩＶ）の逆抽出を可能とするようデザイン（設計）されている。
【００６０】
この例において、これは、図１において例示されたようなＰＵＲＥＸ法に属している”抽出洗浄”、”プルトニウム逆抽出”、”プルトニウム蓄積”、”ウラン洗浄”、”ウラン逆抽出”、および”ウラン濃縮”操作をも含有するが、幾らかのウラン（ＶＩ）濃縮水溶液が、抽出機中に還流され、これは特別に、ネプツニウム（ＩＶ）逆抽出に割り振られ−これは、図４において、”ネプツニウム逆抽出”ブロックにより象徴されている−”プルトニウム蓄積”が行われる抽出機と”ウラン逆抽出”の抽出機との間に置かれている。
【００６１】
該抽出機は”ネプツニウム逆抽出”に当たらなければならず、これゆえ、溶媒相において、”プルトニウム蓄積”の抽出機により供給され、これは、ウラン（ＶＩ）、ネプツニウム（ＩＶ）、および、最終的に痕跡量のプルトニウム（ＩＶ）を含有し、水相において、還流により、ウラン（ＶＩ）が濃縮され、これに、硝酸が加えられ、好ましくは、多くとも２モルに等しく、再度より好ましくは、多くとも１に等しく、補助的に、蟻酸のようなネプツニウム（ＩＶ）錯体が加えられる。
【００６２】
前記のように、溶媒相と共にこうして得られた硝酸水溶液の、前記溶媒相との親密な混合物は、この最終物のウラン（ＶＩ）を富ませる効果を持ち、その飽和に近づき、この富化は、該抽出機内で卓越する弱酸と組み合わされ、ネプツニウム（ＩＶ）および最終的に痕跡量のプルトニウム（ＩＶ）を、水相を通させる。
【００６３】
”ネプツニウム逆抽出”から溶出してくる水相が、特に、ネプツニウム（ＩＶ）およびその場合プルトニウム（ＩＶ）を含み、新鮮な溶媒により洗浄される抽出機に向かわされ、同様にＴＰＨ中３０％（ｖ／ｖ）ＴＢＰから構成され、ネプツニウム（ＩＶ）およびこの逆抽出に伴ってしまったウラン（ＶＩ）を回収するためであり、この洗浄は、図４上で第２ブロック”ウラン洗浄”により象徴されており、一方、図１上で例示されるＰＵＲＥＸ法の精製第１サイクル内にあるので、”ネプツニウム逆抽出”から溶出してくる溶媒相が”ウラン逆抽出”の抽出機に向かわされ、ここで、ウラン（ＶＩ）が逆抽出される。
【００６４】
本発明による方法の実施の態様が何であれ、本発明者らは、ネプツニウム（ＩＶ）が逆抽出される抽出機の機能の異なるパラメーターを制御するのが望ましく可能であると考え、つまり、溶媒相およびウラン（ＶＩ）濃縮水溶液における供給負荷であり、この抽出機内の該溶媒相のウラン（ＶＩ）含量を１つの値とされるよう、好ましくは、９０〜１０５ｇ／Ｌのオーダーであり、ウラン（ＶＩ）の飽和が、１１４ｇ／Ｌにおいて得られる。
【００６５】
これらのパラメーターは、論理（計算）ＰＡＲＥＸ（ＣＯＭＭＩＳＳＡＲＩＡＴ  Ａ  Ｌ’ＥＮＥＲＧＩＥ  ＡＴＯＭＩＱＵＥにより開発された）により、容易に求められ最適化され得、これは、分配係数を、ウラン（ＶＩ）およびネプツニウム（ＩＶ）の比に置く。
【００６６】
例えば、ある１つのシミュレーションが、図４上で例示される本発明による方法の実施の第２例に関して、この論理の支援の下に、実施された。このシミュレーションにおいて、特定の酸化度（ＩＶ）の何らかの錯体の利用は、全く目論まれなかった。
【００６７】
このシミュレーションの始めの値は、以降であった。
溶媒相流は、抽出機”プルトニウム蓄積”から出ていく。
負荷：１７４６Ｌ／時間
Ｕ（ＶＩ）：７５．５ｇ／Ｌ
ＨＮＯ３：０．０１７モル／Ｌ
Ｎｐ（ＩＶ）：３８ｍｇ／Ｌ
水相流（図４上で”ＨＮＯ３”と命名）は、抽出機”ネプツニウム逆抽出”中に入っていく。
負荷：７０Ｌ／時間
Ｕ（ＶＩ）：０ｇ／Ｌ
ＨＮＯ３：０．１モル／Ｌ
Ｎｐ（ＩＶ）：０ｍｇ／Ｌ
水相流は、抽出機”ウラン濃縮”からやって来て、抽出機”ネプツニウム逆抽出”中に入っていく。
負荷：２００Ｌ／時間
Ｕ（ＶＩ）：４００ｇ／Ｌ
ＨＮＯ３：０．５モル／Ｌ
Ｎｐ（ＩＶ）：＜１ｍｇ／Ｌ
溶媒相流（図４上で”溶媒”と命名）は、抽出機”ネプツニウム逆抽出”に取り付けられている抽出機”ウラン洗浄”中に入っていく。
負荷：２５４Ｌ／時間
３０％ＴＢＰ
ＨＮＯ３：０モル／Ｌ
【００６８】
これらの結果に関して、２段階での分配の電池を選ぶに当たって（該溶媒相流の観点において）、以下の溶媒相および水相の組成が得られた：
抽出機”ネプツニウム逆抽出”から出てきている溶媒相：
負荷：２０２６Ｌ／時間
Ｕ（ＶＩ）：１０５ｇ／Ｌ
ＨＮＯ３：３．５×１０−３モル／Ｌ
Ｎｐ（ＩＶ）：０．１８ｍｇ／Ｌ
抽出機”ネプツニウム逆抽出”に取り付けられている抽出機”ウラン洗浄”から出てきている水相：
負荷：２４７Ｌ／時間
Ｕ（ＶＩ）：５ｍｇ／Ｌ
ＨＮＯ３：０．５モル／Ｌ
Ｎｐ（ＩＶ）：２６７ｍｇ／Ｌ
【００６９】
ネプツニウム中のウランの脱混入係数はこれゆえ１８０であり、模索されていた脱混入の目的は達成された。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】図１は、使用済み核燃料再処理に、現代の工場において用いられているようなＰＵＲＥＸ法の、第１の精製サイクルのブロックダイヤグラムを表す。
【図２】図２は、ＴＰＨの強度３０体積％でのＴＢＰから構成された硝酸水相と溶媒相との間での、ネプツニウム（ＩＶ）の分布係数の変動を、溶媒相のウラン含量（［Ｕ］、ｇ／Ｌ単位）の関数として、該水相における硝酸の異なるモル濃度に関して、表す。
【００７１】
【数１】
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【００７２】
【図３】図３は、本発明による方法の第１の説明の実施形態のブロックダイヤグラムを表す。
【図４】図４は、本発明による方法の第２の説明の実施形態のブロックダイヤグラムを表す。
【００７３】
図１、３、および４において、溶媒の流れが、２重矢印により象徴されており、一方、水の流れが、１重矢印により象徴されている。更に、水相をＴＰＨを用いて洗浄する操作は意図的に、これらダイヤグラムを簡素化させるために、表示されていない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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