(57)【要約】【課題】微細な空隙を有する被処理物に付着した塩を、水を用いないで、簡便かつ高い除去率で除去することのできる塩の除去方法を提供する。【解決手段】本発明に係る塩の除去方法は、微細な空隙を有する被処理物に付着した塩を除去するための塩の除去方法であって、前記被処理物をアルコールに所定の処理温度で所定の処理時間浸漬して、当該被処理物に付着した塩を溶解して除去する第１溶解除去ステップＳ１と、前記第１溶解除去ステップＳ１を行った前記被処理物を、助溶剤となるアルコールを溶解した超臨界流体に所定の処理温度、所定の圧力で所定の処理時間浸漬して、当該被処理物に付着している塩を溶解して除去する第２溶解除去ステップＳ２と、を有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
微細な空隙を有する被処理物に付着した塩を除去するための塩の除去方法であって、
前記被処理物をアルコールに所定の処理温度で所定の処理時間浸漬することによって、当該被処理物に付着した塩を溶解して除去する第１溶解除去ステップと、
前記第１溶解除去ステップを行った前記被処理物を、助溶剤となるアルコールを溶解した超臨界流体に所定の処理温度、所定の圧力で所定の処理時間浸漬することによって、当該被処理物に付着している塩を溶解して除去する第２溶解除去ステップと、
を有することを特徴とする塩の除去方法。
【請求項２】
原子力発電所で発生する使用済み金属燃料の乾式再処理を行う際に固体陰極に析出した、微細な空隙を有する樹枝状の金属ウランに付着した塩を分離するための塩の除去方法であって、
前記金属ウランをアルコールに所定の処理温度で所定の処理時間浸漬することによって、当該金属ウランに付着した塩を溶解して分離する第１溶解除去ステップと、
前記第１溶解除去ステップを行った前記金属ウランを、助溶剤となるアルコールを溶解した超臨界流体に所定の処理温度、所定の圧力で所定の処理時間浸漬することによって、当該金属ウランに付着している塩を溶解して除去する第２溶解除去ステップと、
を有することを特徴とする塩の除去方法。
【請求項３】
前記第１溶解除去ステップにおいて、
前記所定の処理温度が０〜１９７℃、
前記所定の処理時間が０．１〜２時間であり、
前記第２溶解除去ステップにおいて、
前記所定の処理温度が０〜１００℃、
前記所定の圧力が、
前記第２溶解除去ステップにおける前記所定の処理温度が、前記超臨界流体の主成分の臨界温度未満である場合には、前記超臨界流体の主成分の飽和蒸気圧以上、３０ＭＰａ以下、
前記第２溶解除去ステップにおける前記所定の処理温度が、前記超臨界流体の主成分の臨界温度以上である場合には、前記超臨界流体の主成分の臨界圧力以上、３０ＭＰａ以下、
前記第２溶解除去ステップにおける前記所定の処理時間が０．１〜２時間であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の塩の除去方法。
【請求項４】
前記第１溶解除去ステップおよび前記第２溶解除去ステップにおける前記アルコールが、炭素数３以下であって少なくとも１つの水酸基を有することを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか１項に記載の塩の除去方法。
【請求項５】
前記アルコールが、メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、エチレングリコール、およびグリセリンの中から選択された少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか１項に記載の塩の除去方法。
【請求項６】
前記超臨界流体が、超臨界二酸化炭素であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の塩の除去方法。
【請求項７】
前記超臨界流体に溶解された前記助溶剤となるアルコールの含有量が、前記アルコールの飽和溶解度がモル分率として０．１以上の場合は、モル分率として０．０００１〜０．１であり、
前記アルコールの飽和溶解度がモル分率として０．１よりも小さい場合は、モル分率として０．０００１以上、前記飽和溶解度以下であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の塩の除去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細な空隙を有する被処理物に付着した塩を除去するための塩の除去方法に係り、例えば、被処理物である金属ウランに付着した塩を分離するための塩の除去方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、原子力発電所で使用されて発生する使用済み金属燃料（核燃料）を再利用するための再処理法として乾式再処理法がある。
この乾式再処理法は、燃料集合体を解体した後、使用済み金属燃料のピン（以下、燃料ピン）を剪断する解体・剪断工程と、剪断した燃料ピンを電解してＦＰ（Ｆｉｓｓｉｏｎ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ）を分離する工程と、後工程で塩の除去を行う被処理物となるウランやプルトニウム（以下「金属ウラン」と総称する。）を固体陰極に選択的に析出させて回収を行う電解精製工程と、固体陰極に析出させて回収した樹枝状の金属ウランに付着する塩などを分離・精製する陰極処理工程と、分離・精製した金属ウランを用いて燃料ピンを新たに製造する燃料ピン製造工程と、を含んでなる（非特許文献１および非特許文献２参照）。
【０００３】
かかる乾式再処理法は、ＰＵＲＥＸ法などの湿式再処理法に比べてプロセスが簡素で臨界裕度が大きく、設備もコンパクトになることから、経済的に優位となる可能性が高いとされている。
【非特許文献１】常磐井守泰ら著「原子力工業」（１９８９年）第３５巻、第９号、４３〜５５頁
【非特許文献２】倉田正輝ら著「原子力バックエンド研究」（２０００年）Ｖｏｌ．６，Ｎｏ．２、１８５〜１９５頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、乾式再処理法では、例えば、電解精製工程においてＬｉＣｌ，ＫＣｌ，ＮａＣｌなどの塩が発生し、これらが、固体陰極に析出させて回収した樹枝状の金属ウランの空隙に巻き込まれるように付着する。
固体陰極に析出させて回収した金属ウランに塩が付着したままでは、安定した燃焼度を有する燃料ピンを製造することができないなどの不具合があるため、固体陰極に析出させて回収した金属ウランからこれらの塩を除去することが必要となる。
【０００５】
塩を除去する一つの方法として、例えば、１３００℃などの高温で加熱し、樹枝状の金属ウランの微細な空隙に付着した塩を揮発させる方法があるが、容器材料に対する負担が大きく、作業も煩雑となるという問題がある。
【０００６】
前記した以外にも塩を除去する最も簡便な方法として、これらの塩に対して溶解度の高い水に接触させるという方法がある。
しかし、乾式再処理法の処理内容上の制約から水を使用することが困難であるという問題や、樹枝状の微細な空隙には塩が付着するとともに、当該空隙には気相（空気）が存在することがあるために塩と水とが接触しにくく、塩を高い除去率で除去することが困難であるという問題がある。なお、気相がある場合は減圧下で当該方法を行うことで塩を除去することが可能ではあるが、燃料ピンを製造できるレベルまで塩を除去することは容易ではなかった。
【０００７】
本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、微細な空隙を有する被処理物に付着した塩を、水を用いないで、簡便かつ高い除去率で除去することのできる塩の除去方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る塩の除去方法は、微細な空隙を有する被処理物に付着した塩を除去するための塩の除去方法であって、前記被処理物をアルコールに所定の処理温度で所定の処理時間浸漬することによって、当該被処理物に付着した塩を溶解して除去する第１溶解除去ステップと、前記第１溶解除去ステップを行った前記被処理物を、助溶剤となるアルコールを溶解した超臨界流体に所定の処理温度、所定の圧力で所定の処理時間浸漬することによって、当該被処理物に付着している塩を溶解して除去する第２溶解除去ステップと、を有している。
【０００９】
このような手順により、本発明の塩の除去方法は、第１溶解除去ステップにおいて、微細な空隙を有する被処理物を所定条件下でアルコールに浸漬することで当該被処理物の表面に付着した塩の大部分を溶解して除去する。そして、続く第２溶解除去ステップにおいて第１溶解除去ステップを行った被処理物を、助溶剤としてアルコールが溶解した超臨界流体に所定条件下で浸漬する。超臨界流体は、液体に近い密度でありながら拡散係数は気体に近く、微細な空隙に対して優れた拡散性を有するので、被処理物の微細な空隙に付着した塩を溶解して除去する。
【００１０】
本発明に係る塩の除去方法は、原子力発電所で発生する使用済み金属燃料の乾式再処理を行う際に固体陰極に析出した、微細な空隙を有する樹枝状の金属ウランに付着した塩を分離するための塩の除去方法であって、前記金属ウランをアルコールに所定の処理温度で所定の処理時間浸漬することによって、当該金属ウランに付着した塩を溶解して分離する第１溶解除去ステップと、前記第１溶解除去ステップを行った前記金属ウランを、助溶剤となるアルコールを溶解した超臨界流体に所定の処理温度、所定の圧力で所定の処理時間浸漬することによって、当該金属ウランに付着している塩を溶解して除去する第２溶解除去ステップと、を有している。
【００１１】
このような手順により、本発明の塩の除去方法は、第１溶解除去ステップにおいて、微細な空隙を有する樹枝状の金属ウランを所定条件下でアルコールに浸漬することで当該樹枝状の金属ウランの表面に付着した塩の大部分を溶解して除去する。そして、続く第２溶解除去ステップにおいて第１溶解除去ステップを行った樹枝状の金属ウランを、助溶剤としてアルコールが溶解した超臨界流体に所定条件下で浸漬し、樹枝状の金属ウランの微細な空隙に付着した塩を溶解して除去する。
【００１２】
また、本発明に係る塩の除去方法は、前記第１溶解除去ステップにおいて、前記所定の処理温度が０〜１９７℃、前記所定の処理時間が０．１〜２時間であり、前記第２溶解除去ステップにおいて、前記所定の処理温度が０〜１００℃、前記所定の圧力が、前記第２溶解除去ステップにおける前記所定の処理温度が、前記超臨界流体の主成分の臨界温度未満である場合には、前記超臨界流体の主成分の飽和蒸気圧以上、３０ＭＰａ以下、前記第２溶解除去ステップにおける前記所定の処理温度が、前記超臨界流体の主成分の臨界温度以上である場合には、前記超臨界流体の主成分の臨界圧力以上、３０ＭＰａ以下、前記第２溶解除去ステップにおける前記所定の処理時間が０．１〜２時間であるのが好ましい。
【００１３】
本発明の塩の除去方法は、微細な空隙を有する被処理物や樹枝状の金属ウランに対して、このような条件で第１溶解除去ステップおよび第２溶解除去ステップを行うことによって、第１溶解除去ステップのアルコールによる塩の溶解および除去と、第２溶解除去ステップの超臨界流体による塩の溶解および除去と、を好適に行うことができる。
【００１４】
さらに、本発明に係る塩の除去方法は、前記アルコールが、炭素数３以下であって少なくとも１つの水酸基を有するのが好ましい。
また、本発明に係る塩の除去方法は、前記アルコールが、メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、エチレングリコール、およびグリセリンの中から選択された少なくとも１つを含んだものであるのが好ましい。
【００１５】
このように、本発明の塩の除去方法は、炭素数３以下であって少なくとも１つの水酸基を有するアルコール、特に、メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、エチレングリコール、およびグリセリンの中から選択された少なくとも１つを含んだアルコールを用いることにより、被処理物や樹枝状の金属ウランの微細な空隙に付着した塩を好適に溶解して除去することができる。
【００１６】
そして、本発明に係る塩の除去方法は、前記超臨界流体が、超臨界二酸化炭素であるのが好ましい。
このように超臨界流体として超臨界二酸化炭素を用いるために、本発明の塩の除去方法は、助溶剤となるアルコールが溶解されやすく、溶解された当該アルコールによって被処理物や樹枝状の金属ウランの微細な空隙に付着した塩を好適に溶解し、確実に除去することができる。
【００１７】
また、本発明に係る塩の除去方法は、前記超臨界流体に溶解された前記助溶剤となるアルコールの含有量が、前記アルコールの飽和溶解度がモル分率として０．１以上の場合は、モル分率として０．０００１〜０．１であり、前記アルコールの飽和溶解度がモル分率として０．１よりも小さい場合は、モル分率として０．０００１以上、前記飽和溶解度以下であるのが好ましい。
【００１８】
このように、超臨界流体に溶解されるアルコールの含有量を前記した範囲で含有することによって、本発明の塩の除去方法は、被処理物や樹枝状の金属ウランの微細な空隙に付着した塩を確実に溶解して除去することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る塩の除去方法によれば、微細な空隙を有する被処理物に付着した塩を、水を用いないで、簡便かつ高い除去率で除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、適宜図面を参照して、本発明に係る塩の除去方法を実施するための最良の形態について詳細に説明する。参照する図面において図１は、本発明に係る塩の除去方法のフローを示すフローチャートである。
【００２１】
本発明は、微細な空隙を有する被処理物に付着した、例えば、ＬｉＣｌ、ＫＣｌ、ＮａＣｌ、ＮｄＣｌ３、ＣｓＣｌ、ＳｒＣｌ２、ＫＩなどの塩を除去するための塩の除去方法である。
図１に示すように、本発明に係る塩の除去方法は、被処理物をアルコールに所定の処理温度で所定の処理時間浸漬して、当該被処理物に付着した塩を溶解して除去する第１溶解除去ステップＳ１と、第１溶解除去ステップＳ１を行った被処理物を、助溶剤（エントレーナ）となるアルコールを溶解した超臨界流体に所定の処理温度、所定の圧力で所定の処理時間浸漬して、当該被処理物に付着している塩を溶解して除去する第２溶解除去ステップＳ２と、を有している。
【００２２】
ここで、第１溶解除去ステップＳ１は、所定の処理温度を０〜１９７℃、より好ましくは１０〜６０℃とし、所定の処理時間を０．１〜２時間、より好ましくは０．１５〜０．５時間とするのがよい。
第１溶解除去ステップＳ１の処理温度が０℃未満であると、溶解度が低く、かつ粘度が高くなるので好ましくない。また、第１溶解除去ステップＳ１の処理温度が１９７℃を超えると、アルコールが沸騰するか、または蒸気圧が高くなるため好ましくない。
一方、第１溶解除去ステップＳ１の処理時間が０．１時間未満であると、処理時間が短いために被処理物の表面に付着した塩を十分に溶解して除去できないおそれがあるので好ましくない。また、第１溶解除去ステップＳ１の処理時間が２時間を超えても、もはや塩を溶解して除去する効果の向上を望むことは困難であるため、生産効率・生産費用・生産労力などの生産コストの点で好ましくない。
【００２３】
第２溶解除去ステップＳ２は、所定の処理温度を０〜１００℃、より好ましくは３１〜６０℃とし、所定の圧力を、第２溶解除去ステップＳ２における所定の処理温度が超臨界流体の主成分の臨界温度未満である場合には、超臨界流体の主成分の飽和蒸気圧以上、３０ＭＰａ以下、より好ましくは１５ＭＰａ以下とし、第２溶解除去ステップＳ２における所定の処理温度が超臨界流体の主成分の臨界温度以上である場合には、超臨界流体の主成分の臨界圧力以上、３０ＭＰａ以下、より好ましくは１５ＭＰａ以下とし、第２溶解除去ステップＳ２における所定の処理時間を０．１〜２時間、より好ましくは０．１５〜０．５時間とするのがよい。
【００２４】
第２溶解除去ステップＳ２の処理温度が０℃未満であると、第２溶解除去ステップＳ２における冷却負荷が大きくなるので好ましくない。また、第２溶解除去ステップＳ２の処理温度が１００℃を超えると、塩の溶解度が低下し、かつ第２溶解除去ステップＳ２における加熱負荷が大きくなるので好ましくない。
【００２５】
また、（１）第２溶解除去ステップＳ２における所定の処理温度が超臨界流体の主成分の臨界温度未満である場合において、第２溶解除去ステップＳ２の圧力が超臨界流体の主成分の飽和蒸気圧未満であるか、または、（２）第２溶解除去ステップＳ２における所定の処理温度が超臨界流体の主成分の臨界温度以上である場合において、第２溶解除去ステップＳ２の圧力が超臨界流体の主成分の臨界圧力未満となると、超臨界流体の溶解能力が不十分となるため好ましくない。
また、（３）第２溶解除去ステップＳ２における所定の処理温度が超臨界流体の主成分の臨界温度未満である場合において、第２溶解除去ステップＳ２の圧力が３０ＭＰａを超えるか、または、（４）第２溶解除去ステップＳ２における所定の処理温度が超臨界流体の主成分の臨界温度以上である場合において、第２溶解除去ステップＳ２の圧力が３０ＭＰａを超えると、超臨界状態を維持するのに過剰な圧力を加えることになるため処理コストの点で好ましくない。
【００２６】
そして、第２溶解除去ステップＳ２の処理時間が０．１時間未満であると、処理時間が短いために被処理物の微細な空隙に付着した塩を十分に溶解して除去できないおそれがあるので好ましくない。また、第２溶解除去ステップＳ２の処理時間が２時間を超えても、もはや塩を溶解して除去する効果の向上を望むことは困難であるため処理コストの点で好ましくない。
【００２７】
第１溶解除去ステップＳ１および第２溶解除去ステップＳ２に用いるアルコールは、炭素数３以下であって少なくとも１つの水酸基を有するのがよい。
炭素数が４以上であると、アルキル鎖が長いために塩の溶解度が低くなる傾向がある。すなわち、被処理物の塩を除去するためのアルコールを大量に必要とすることになるので好ましくない。また、超臨界流体の助溶剤として用いた場合にも塩を溶解しにくくなる傾向があるので好ましくない。
【００２８】
第１溶解除去ステップＳ１および第２溶解除去ステップＳ２に用いるアルコールの具体例としては、メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、エチレングリコール、およびグリセリンの中から選択された少なくとも１つであるのが好ましい。なお、これらのアルコールは、それぞれを単体で用いることのみならず、塩の溶解度等を考慮して、これらの中から複数選択し、それらを適宜の分量で混合して用いてもよいことはいうまでもない。
【００２９】
なお、水酸基の数が多いほど塩の溶解度が高くなるので好ましいといえるが、これに反して粘度が高くなる傾向がある。
粘度は、第１溶解除去ステップＳ１や第２溶解除去ステップＳ２において、適宜に加温することでその粘度を低くすることができるので、除去する塩の種類や量を勘案して、使用するアルコールの炭素数や水酸基数（つまり、アルコールの種類）、および当該アルコールを用いる温度や時間、圧力などの諸条件を適宜に設定することで、被処理物の微細な空隙に付着する塩を十分に溶解して確実に除去することが可能となる。これらの諸条件や使用するアルコールの種類については、除去を所望する塩の種類に応じて事前に実験等を行って好ましい条件を設定しておくことが好ましい。
また、塩を溶解することによっても粘度が高くなる傾向がある。この場合も前記と同様、適宜に加温することでその粘度を低くすることができる。
【００３０】
そして、本発明に用いる超臨界流体としては、超臨界二酸化炭素を用いることが好ましい。
超臨界二酸化炭素は、広く用いられている超臨界流体の一つであって、使用実績も多く安価であり、不活性であるため安全性が高いだけでなく、臨界温度が３１℃と室温に近いために取扱いも容易であるのでこれを用いるのが望ましい。しかし、本発明において用いることのできる超臨界流体はこれに限定されるものではなく、例えば、亜酸化窒素などを用いることもできる。
【００３１】
通常、超臨界二酸化炭素などの超臨界流体は、それ単体では塩を溶解することができないので、超臨界流体が塩を溶解できるようにするために助溶剤を添加する。そのため、この助溶剤は、それ単体で塩を溶解することができ、かつ、超臨界流体に溶解できることが要求される。かかる助溶剤としては、前記した炭素数３以下であって少なくとも１つの水酸基を有する、例えば、メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、エチレングリコール、およびグリセリンの中から選択された少なくとも１つを含むアルコールなどを用いることができる。
【００３２】
超臨界流体に溶解されるアルコールの含有量が、（１）前記したアルコールの飽和溶解度がモル分率として０．１以上の場合において、モル分率として０．０００１未満、または、（２）前記したアルコールの飽和溶解度がモル分率として０．１よりも小さい場合において、モル分率として０．０００１未満であると、助溶剤の含有量が少ないために被処理物の微細な空隙に付着した塩を十分に溶解することができず、除去率が低下するおそれがある。
【００３３】
また、超臨界流体に溶解されるアルコールの含有量が、（３）前記したアルコールの飽和溶解度がモル分率として０．１以上の場合において、モル分率として０．１を超える場合、超臨界流体の粘性が高くなり、拡散性が低下するので好ましくない。また、（４）前記したアルコールの飽和溶解度がモル分率として０．１よりも小さい場合において、モル分率として飽和溶解度を超えると、超臨界流体に対するアルコールの溶解が飽和状態となり、液体を形成したアルコールが被処理物の表面に付着することによって、微細な空隙が塞がれるおそれがある。そのため、当該空隙に付着した塩を溶解して除去することができないおそれがあるので好ましくない。
【００３４】
前記した塩の除去方法の具体的な処理手順の一例を以下に示す。
《第１溶解除去ステップＳ１》
（１）塩の付着した被処理物を溶解除去容器に入れる。
（２）溶解除去容器内に、例えば、エチレングリコールなどのアルコールを供給して被処理物を浸漬する。ここで、供給するアルコール量は、経験上または事前の試験によって判明した塩の量および組成を基に決定するのがよい。また、前記した所定の処理温度に調節したり、必要に応じて溶解除去容器内のアルコールを撹拌したりしてもよい。
（３）前記した所定の処理時間を経過した後、アルコールを排出して被処理物を回収する。
（４）必要に応じて（２）と（３）を繰り返し行って、被処理物に付着した塩の除去率を高める。
《第２溶解除去ステップＳ２》
（５）次に、回収した被処理物を溶解除去容器に入れる。
（６）溶解除去容器内に、助溶剤となるアルコールを溶解した超臨界二酸化炭素などの超臨界流体を供給して被処理物を浸漬する。
（７）前記した所定の処理温度、圧力、および処理時間の条件で被処理物を処理した後、超臨界流体を排出して被処理物を回収する。
（８）必要に応じて（６）と（７）を繰り返し行って、被処理物に付着した塩の除去率を高める。
このような処理手順で被処理物を処理することによって、その表面および微細な空隙に付着した塩を高い除去率で除去することができる。
【００３５】
なお、第１溶解除去ステップＳ１で使用したアルコールは、減圧乾燥などの手段（必要に応じて加熱するなどしてもよい）によって、溶媒であるアルコールと当該アルコール中に溶解していた塩とを分けることができ、塩のみを取り除くことが可能である。塩を取り除いたアルコールは、第１溶解除去ステップＳ１や第２溶解除去ステップＳ２に再利用することができる。
【００３６】
また、第２溶解除去ステップＳ２で使用した超臨界流体は、減圧することによって、二酸化炭素とアルコールとに分けることができる。そして、アルコールに溶解している塩は、前記と同様に減圧乾燥などの手段によって、溶媒であるアルコールと当該アルコール中に溶解していた塩とを分けることができ、塩のみを取り除くことが可能である。塩を取り除いたアルコールは、第１溶解除去ステップＳ１や第２溶解除去ステップＳ２に再利用することができ、塩を溶解しているアルコールを取り除いた超臨界流体は、第２溶解除去ステップＳ２で再利用することができる。
【実施例】
【００３７】
次に、本発明の塩の除去方法の実施例について説明する。
まず、実施例と比較例の内容について具体的な検討を行う前に、好適な溶媒を選定するため、種々のアルコールおよび水などの各種の溶媒に対する溶質（塩）の溶解度の検討を行った（検討１、検討２）。
【００３８】
＜検討１＞
表１は、溶質として一般的な塩である塩化カリウム（ＫＣｌ）についての各種の溶媒に対する溶解度を示している。
なお、表１において、２５℃の水、メタノール、エタノール、１−プロパノールにおける「文献値」の表示は、化学便覧（日本化学会編）に掲載されている値であることを示している。
また、２５℃のエチレングリコール、６０℃のエチレングリコールおよび６０℃のグリセリンにおける「測定値」の表示は、本発明者らが測定した値であることを示している。
塩の溶解度の測定は、以下のようにして行った。
【００３９】
表１に示すように、「測定値」の表示のある２５℃のエチレングリコール、６０℃のエチレングリコールおよび６０℃のグリセリンの３つの溶媒を入れるために用意した３つの三角フラスコを、それぞれ２５℃または６０℃の恒温水槽中に浸し、当該三角フラスコの中に前記した溶媒を１００ｇ入れた。２５℃または６０℃に保たれた各溶媒に、１０ｇのＫＣｌを加え、マグネティックスターラーで３時間撹拌することで飽和溶液を作製した。
シリンジを用いて飽和溶液を５ｇ程度採取し、その重量を電子天秤にて正確に測定した。次いで、この飽和溶液を３００℃で３時間乾燥し、それぞれの溶媒を完全に揮発させた後、乾燥残留物であるＫＣｌの重量を電子天秤にて正確に測定した。測定したＫＣｌの重量と揮発させる前の飽和溶液の重量から各溶媒おけるＫＣｌの溶解度を算出した（表１参照）。
【００４０】
【表１】
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【００４１】
表１に示すように、ＫＣｌの溶解度は水が最も優れていた。非水溶媒の中では、グリセリン、エチレングリコールの順に溶解度が良かった。これらの溶媒は、分子内に複数の水酸基を有している（グリセリンは３個、エチレングリコールは２個）ために、塩（ＫＣｌ）の良溶媒として機能していると考えられる。なお、グリセリンは粘度が高いので６０℃前後まで加温して用いた方が好ましいことがわかった。
分子内に１個の水酸基を有するアルコールの中では、メタノールに対する溶解度が最も良く、エタノール、１−プロパノールというように、アルキル鎖が長くなるにつれてその溶解度が低下していくことを確認することができた。
【００４２】
＜検討２＞
次いで、原子力発電所で発生する使用済み金属燃料の再処理方法として検討されている乾式再処理法の電解精錬工程において、固体陰極表面に析出する、微細な空隙を有する樹枝状の金属ウランに付着する混合塩（複数の種類の塩が混合してなる塩）における溶媒への溶解度測定実験を行った。
なお、溶媒は、非水溶媒の中で良い溶媒であると評価されたグリセリンとエチレングリコールを用いた。
混合塩の組成を表２に示す。
【００４３】
【表２】
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【００４４】
混合塩の溶解度測定実験は、表３に示すように２５℃、６０℃、または１００℃に保った４つの三角フラスコのそれぞれに、表２に示す組成の混合塩を４．０ｇ入れておき、マグネットスターラーで撹拌しつつ、各三角フラスコにグリセリンまたはエチレングリコールを少量ずつ加えていった。そして、混合塩が全量溶解して均一な溶液となるのに必要な溶媒量（ｇ）を測定した。混合塩の溶解度測定実験の測定結果を表３に示す。
【００４５】
【表３】
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【００４６】
エチレングリコールは、温度が高くなるにつれて混合塩が全量溶解して均一な溶液となるのに必要な溶媒量が減り、その溶媒能が高くなることがわかる。グリセリンは、６０℃において、同じく６０℃のエチレングリコールとほぼ同等の溶媒能であり、エチレングリコールほど溶媒能が上昇しないことがわかった。グリセリンは、前記したように粘度が高いだけでなく沸点も高い。そのため、例えば、溶媒を加熱して揮発させ、当該溶媒と塩（混合塩）との分離を図ったときに加熱負荷が大きくなることが予想される。
【００４７】
以上に述べた検討１、検討２およびその考察から、微細な空隙を有する樹枝状の金属ウランなどの被処理物に付着した塩（混合塩）を溶解してこれを除去するために用いる溶媒としては、前記した各種のアルコールの中ではエチレングリコールが最も好適であることがわかった。なお、前記した検討１、検討２の内容は、エチレングリコール以外のアルコールは溶媒として用いることができないことを示すものではないことを付記しておく。使用する溶媒の量を多くすれば十分に塩を溶解して除去することができる。また、アルキル鎖が短く、分子内の水酸基の数が少ないほど揮発しやすいので、溶媒を加熱して揮発させ、溶媒と塩との分離を図ったときに加熱負荷が少ないという利点がある。溶解したい塩の種類やその他の条件等を勘案し、前記した各種のアルコールの中から適宜に選択して単体若しくは複数混合して用いることができる。
【００４８】
かかる検討を踏まえ、塩を溶解する溶媒としてエチレングリコールを用いた本発明に係る塩の除去方法の一実施例について図２を参照しつつ以下に説明する。なお、図２は、本発明に係る塩の除去方法の一実施例の概略を示す図である。
【００４９】
（１）微細な空隙を有する被処理物としての金属ウランは、入手することが困難であったため、代替品として多孔質のステンレス（ＳＵＳ３１６）を溶融した表２に示す塩（混合塩）に浸漬し、冷却することで当該混合塩１００ｇを付着させた。
そして、かかる塩を付着させたステンレスを溶解除去容器１に入れた。
【００５０】
（２）次いで、この溶解除去容器１にエチレングリコールを供給した。総供給量は２５０５ｇであった。溶解除去容器１は６０℃に保温され、図示しない撹拌手段が設けられている。また、被処理物の微細な空隙にエチレングリコールが浸透するように、エチレングリコールを加えた直後に溶解除去容器１内を真空ポンプ（図示せず）によって減圧処理し（絶対圧で０．００２ＭＰａ）、気相の排出を図った。なお、用いたエチレングリコールの量は、前記した検討２で６０℃のエチレングリコールが表２の組成を有する混合塩を溶解するのに必要である量の２倍の量である。このような条件の下、塩を溶解して除去するため２５分間の処理を行った。
【００５１】
（３）そして、溶解除去容器１から塩を溶解したエチレングリコールを排出して別容器（不図示）に回収し、溶解除去容器１内に残った被処理物を回収した。前記したように、エチレングリコールは、１００ｇの塩を溶解するのに必要とされる溶媒量の２倍量を用いているので、全量の塩を十分回収できると考えられたが、塩を溶解したエチレングリコールが液滴として被処理物の表面に残留してしまうこと、および微細な空隙に付着した塩がそのまま残留してしまうことから、塩は９９ｇしか除去できなかった（すなわち、除去率９９％であった）。また、エチレングリコールの回収量は２４８０ｇであった。つまり、エチレングリコールも１％（２５ｇ）が被処理物に残留していた。
【００５２】
（４）次に、被処理物に付着して残留している塩およびエチレングリコールを除去するため、当該被処理物を溶解除去容器２に入れた。なお、超臨界流体が超臨界状態を維持するためには、高い圧力をかけ続ける必要があるので、当該溶解除去容器２は高圧容器を使用した。
【００５３】
（５）次いで、助溶剤となるエチレングリコール５０ｇを溶解した５１３４６ｇの超臨界二酸化炭素を溶解除去容器２に加えた。なお、溶解除去容器２は４０℃に保温され、図示しない加圧装置で当該容器内の圧力を１５ＭＰａに維持した。そして、この溶解除去容器２に接続されたポンプ（不図示）によって、超臨界二酸化炭素を供給し続けることで被処理物の表面および微細な空隙に付着した塩を溶解して除去した。このような条件の下、塩を溶解して除去するため２５分間の処理を行った。
【００５４】
（６）（５）までの処理で被処理物に付着する塩のほとんど全てを除去することができるが、被処理物に残存する微量の残留エチレングリコールを回収することを目的として、助溶剤（エチレングリコール）を含まない超臨界二酸化炭素７０００ｇを当該溶解除去容器２に追加して３５分間、２００ｇ／ｍｉｎの供給流量でこれを供給した。
【００５５】
（７）残留していた塩およびエチレングリコールを回収した超臨界二酸化炭素を溶解除去容器２から排出して別容器に回収し、溶解除去容器２内に残った被処理物を回収した。そして、回収した被処理物の重量を測定することで、被処理物に残留している塩の量を測定した。その結果、被処理物に付着する塩の量は０．０１ｇであった。つまり、本発明の塩の除去方法を適用すると、高い除去率（除去率９９．９９％）で塩を除去することができた。
【００５６】
なお、図２に示すように、溶解除去容器２から回収された超臨界二酸化炭素は、減圧して気化し、気体の二酸化炭素として分離回収後、加圧することによって再び超臨界二酸化炭素として再利用することができた。また、溶解除去容器１および溶解除去容器２から回収されたエチレングリコールとこれに溶解している塩は、加熱減圧乾燥処理することによってエチレングリコールを揮発させ、塩のみを分離して回収することができた。揮発させたエチレングリコールは、凝集させて液化させ、液体のエチレングリコールとすることで再利用することができた。
【００５７】
以上に説明した本発明の塩の除去方法は、例えば、原子力発電所で発生する使用済み金属燃料の乾式再処理を行う際に固体陰極に析出した被処理物となる樹枝状の金属ウランに付着した塩を溶解して除去するときに好適に適用することができる。
【００５８】
以上、本発明の塩の除去方法について、最良の実施の形態および具体的な実施例を示して詳細に説明したが、本発明の趣旨は前記した内容に限定されるものではなく、前記した内容に基づいて広く改変・変更等することができ、その権利範囲は、特許請求の範囲の記載に基づいて広く解釈されなければならない。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明に係る塩の除去方法のフローを示すフローチャートである。
【図２】本発明に係る塩の除去方法の一実施例の概略を示す図である。
【符号の説明】
【００６０】
Ｓ１    第１溶解除去ステップ
Ｓ２    第２溶解除去ステップ
１，２  溶解除去容器
【図１】
2008145280.tif 000006
【図２】
2008145280.tif 000007