(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用済み燃料溶解液又は高レベル放射性廃液からなる硝酸水溶液中のネプツニウム（Ｎｐ）を還元剤を使用して＋４価のＮｐ（ＩＶ）に調製し、この調製したＮｐ（ＩＶ）を、＋４価のＮｐ（ＩＶ）と高い親和性を有するＴＯＤＧＡ（Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラオクチルジグリコールアミド）抽出剤により前記硝酸水溶液から有機相に抽出し、次にＴＭＤＧＡ（Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルジグリコールアミド）からなる水溶性錯形成剤により前記有機相から水相に逆抽出することからなる、硝酸水溶液中のネプツニウムをＤＧＡ（ジグリコールアミド）化合物により定量的に抽出・逆抽出する方法。
【請求項２】
前記還元剤がアスコルビン酸である、請求項１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、使用済み燃料（SF）溶解液、或いは高レベル廃液（HLLW）のような硝酸溶液中で長半減期の核種を持ち、更に様々な原子価状態を取りうるNpをNp(IV)に還元調製した後に、定量的に回収する方法に関わる。
【背景技術】
【０００２】
硝酸水溶液から高濃度の金属元素を工業規模で分離する要求は、使用済み核燃料の再処理及びHLLWの処理において生じた。これらの溶解液は硝酸酸性溶液であり、高濃度のアクチノイド元素や核分裂生成元素を含む。溶媒抽出法は、大量の試料取扱いが可能であり、しかも反応性が極めて早いためにこれら元素の分離回収法として広範に取り上げられている。使用済み燃料溶解液や高レベル廃液中に比較的高濃度で存在する元素の中に人工放射性元素のNpがある。これは、2.14×106年と非常に半減期の長い２３７Npを含み、α線を放出し、長期に亘って環境リスクのある分離回収すべき問題のある元素である。
【０００３】
一方、Npは、水溶液中でNp(IV)、Np（V)、Np(VI)と様々な原子価を取り得て、回収に困難な元素であることが知られている。最も安定なイオンはNp(V)であるが、抽出剤との親和性が低く抽出されにくい。硝酸酸性溶液を用いることから、原子価をNp（VI）に酸化した後に抽出する方法が原子力分野で提案されている。これは、下記の論文等で報告されている。
【０００４】
（１）P.Baron, M. Lecomte, B.Boullis, N. Simon, D. Warin, Global 2003, 508-511, CD-ROM, New Orleans, USA (2003).
（２）H. Mineo, T. Asakura, S. Hotoku, Y. Ban, Y. Morita, Global 2003, 1250-1255, CD-ROM, New Orleans, USA (2003)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
Npは、前記のとおり、水溶液中でNp(IV)、Np（V)、Np(VI)と様々な原子価を取り得て、分離回収に困難な元素であるので、それを定量的に回収するためには、下記の課題がある。
【０００６】
（１）Np(V)は、その金属イオンの特殊性（大きなジオキソイオンとなるが価数が＋１と低い）より、配位結合しにくく、有機相に回収しにくい厄介な元素である。故に、Np(V)に選択性の高い抽出剤はこれまでに知られていない。
【０００７】
（２）使用済み燃料溶解液、或いは高レベル廃液の酸性度は約３Mであり、Np(VI)に定量的に調製するには酸化剤が必要となる。
（３）Np(VI)を調製可能な酸化剤には、重クロム酸カリウム、過マンガン酸カリウム、硝酸第2セリウムなど高価で有害性の高い試薬が多い。又、塩フリーの観点より外れ、より金属濃度の高い条件を生ずる。
【０００８】
（４）硝酸濃度を５M以上にしてNp(VI)を調製する方法もあるが、これでは不安定で、抽出の際有機溶媒と接触時に還元して抽出困難なNp(V)を生成してしまう可能性がある。この場合、回収量を低下させる要因となる。
【０００９】
（５）Np(IV)は親和性の高いイオンであり、抽出・逆抽出は容易であるが、硝酸酸性溶液中調製の困難な原子価である事からあまり検討されていない。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、硝酸酸性溶液中でNp(IV)を調製する方法を明らかにした。
即ち、アスコルビン酸を金属イオンに対して十分に加えた条件で、Npイオンの光吸収を調べることにより、Np(IV)が調製できていることを確認した。この還元反応は水素イオン濃度が高いほど促進するため、硝酸濃度がある程度高い方がNp(IV)を調製し易いことが理解された。調製できたイオンを用いて抽出・逆抽出特性を調べ、回収についての可能性を評価した。Np(IV)を含むアクチノイド（An(IV)）イオンは、抽出剤との親和性が高く、TODGAによる分配比はきわめて高い。更に、それは有機相から水相への逆抽出についてもTMDGAのような水溶性錯形成剤により安定な錯体を形成し、きわめて高い除染係数が得られた。又錯形成後＋4価以外の原子価の移動がないことを分光手法を用いて確認した。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、次の特有の効果を有するものである。
（１）硝酸酸性溶液中に高濃度で存在するNpを定量的に還元して抽出され易いイオンにし、この還元調製されたNp(IV)イオンが、水溶液から抽出剤有機相へ十分に高い抽出分配比で抽出されることを利用することができる。
【００１２】
（２）有機相から水相への逆抽出もTMDGAのようなDGA化合物である水溶性錯形成剤を使用することにより容易である。即ち、Np(IV)は、DGA化合物と比較的安定な錯体を形成するため、原子価の変動も見られない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の方法は、次の特性を有する。
（１）抽出困難なNp(V)、調製困難なNp(VI)の使用に関わらない方法である。
（２）アスコルビン酸を還元剤として用いて3M HNO３の条件下でもNp（IV）に還元できる方法である。
【００１４】
（３）アスコルビン酸存在下でもDGA化合物であるTODGA抽出剤による水相から有機相へのNp(IV)分配比はきわめて高い。
（４）Np(IV)は、還元剤のない条件でもDGA化合物であるTMDGAと錯体安定性は高く、有機相から水相への逆抽出も容易であり、且つ他の原子価のNpを生成しない。
【００１５】
（５）毒性が高く、金属濃度を増加させる酸化剤を使う必要がない。
（６）接触時に還元し、原子価の変わる可能性の高いNp(VI)を取り扱う必要がない。
（７）アスコルビン酸はビタミンCとして知られ、一般にも良く用いられる有機物系の還元剤であり、危険性は少ない。
【実施例】
【００１６】
（実施例１）
３〜３Mm Npを含む０．５〜６M硝酸溶液を用いて、還元剤のアスコルビン酸を０．１M加えてNpの還元量を調べた。図1には横軸に経過時間と縦軸に全Npに対するNp(V)量を示す。この結果より、Npを定量的にNp(IV)に還元できる条件として、０．３〜３mＭ Np／３M HNO３の条件があることが分かった。又、定量的に還元するのに必要な時間は5〜10分程度と早い。なお、Npを還元するのに水素イオンが必要であるため、硝酸濃度が高い方が還元され易い。一方、６M硝酸のように濃度が高すぎると硝酸は酸化力が強くなるため、その条件では還元率が下がる。
（実施例２）
１００mＭアスコルビン酸によりNpを３mＭ Ｎｐ(ＩＶ)／３M  HNO3に調製した溶液を用いて、０．２M  TODGA／n―ドデカンによりNpの溶媒抽出を行い、そのときの抽出分配比は６３．８であった。この数字は、一度の抽出操作で９８％以上のNpを回収できることを意味する。この分配比はやや低いが、Np濃度が比較的高いため分配比が減少したと思われる。
【００１７】
次にNpを抽出した有機相と０．１M  TMDGA＋０．２M  HNO3溶液を振とうした。逆抽出後の抽出分配は０．００２９２であった。この数字は、一度の抽出操作で９９．５％以上のNpを水相に回収できることを示す。なお、Npの原子価は最初にNp(IV)で、有機相に抽出された後に更に逆抽出で水相に存在する際もNp(IV)であることを確認した。本抽出実験を通してNp(IV)以外の原子価は確認されなかった。
【産業上の利用可能性】
【００１８】
使用済み燃料溶解液或いは高レベル廃液から効率的にNpイオンを溶媒抽出法により分離回収できる。又、簡便な方法で長半減期の核種を持つNpを高除染できるので、プロセス設計が容易になり且つその溶媒抽出の経済性も向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】Np含有硝酸溶液をアスコルビン酸で還元した際の経過時間における全Np量に対する還元されたNp(IV)量を示す図である。
【図１】
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