(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（１）溶解工程において、Ｕ，Ｐｕ，Ｔｃ，Ｎｐ及び核分裂生成物を含む使用済核燃料を硝酸に溶解し、
（２）原子価調整工程において、Ｕ及びＰｕの原子価を窒素酸化物で有機溶媒に抽出される６価及び４価にそれぞれ調整し、
（３）共除染工程において、６価のＵ、４価のＰｕ、７価のＴｃ及び６価のＮｐを有機溶媒に抽出し、
（４）Ｎｐ酸化工程において、共除染工程で抽出されなかった５価のＮｐを酸化剤で６価に酸化して有機溶媒に抽出して共除染工程に戻し、抽出されない核分裂生成物を高レベル廃液として除去し、
（５）Ｔｃ・Ｎｐ分離工程において、有機溶媒に抽出された６価のＵ，４価のＰｕ，７価のＴｃ及び６価のＮｐのうち、この分離工程に供給されるｎ−ブチルアルデヒドにより７価のＴｃと６価Ｕの複合錯体を分解し、７価のＴｃを５価や４価に、６価のＮｐを５価にそれぞれ還元して水相に逆抽出してＵ，Ｐｕ回収工程に移行させ、
（６）Ｕ，Ｐｕ回収工程において、有機溶媒でＵ，Ｐｕを選択的に抽出回収してＴｃ，Ｎｐ分離工程に戻し、抽出されなかったＴｃ及びＮｐを製品として回収し、そして
（７）Ｕ／Ｐｕ分配工程において、硝酸水溶液により４価のＰｕを３価に還元し、このＰｕを硝酸水溶液で逆抽出してＰｕ製品として回収し、抽出されなかったＵをＵ製品として回収することにより、核燃料再処理工程から排出された使用済核燃料からＴｃとＮｐを同時に分離回収する方法。
【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ＴｃとＮｐを同時に分離回収する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の核燃料再処理工程は、図１に示されるように、使用済み燃料を硝酸水溶液に溶解する工程、原子価調整工程、Ｕ，Ｐｕ，Ｔｃ及びＮｐを抽出し、核分裂生成物と分離する共除染工程、高濃度硝酸を用いてＴｃ複合錯体を分解してＴｃを逆抽出するＴｃ洗浄工程、有機溶媒中の４価のＰｕのみをウラナスやＨＡＮを用いて選択的に３価に還元し、硝酸水溶液に逆抽出することにより、６価のＵと分離するＵ／Ｐｕ分配工程、有機溶媒中の６価のＵを溶媒抽出等により精製する工程、及び硝酸水溶液中の３価のＰｕを精製する工程から構成されており、その操作は次のようにして行われる。
【０００３】
Ｕ、Ｐｕ、Ｔｃ、Ｎｐ及び核分裂生成物（ＦＰ）を含む使用済核燃料を工程１で硝酸に溶解した後、原子価調整工程２において、Ｕ及びＰｕの原子価を窒素酸化物（ＮＯｘガス）を用いて有機溶媒（リン酸トリブチル（ＴＢＰ）とその希釈剤との混合物）に抽出される６価及び４価にそれぞれ調整する。
【０００４】
一方、Ｔｃは単独では抽出されないが、６価のＵなどと複合錯体を形成して有機溶媒に抽出される７価の原子価状態で、Ｎｐは有機溶媒に抽出される６価と抽出されない５価の原子価状態で、ＦＰは有機溶媒に抽出されない３価等の原子価状態で存在する。
【０００５】
このように原子価調整した使用済核燃料溶解液を共除染工程３に供給する。共除染工程では、６価のＵ、４価のＰｕ、７価のＴｃ及び６価のＮｐは有機溶媒に抽出されるが、５価のＮｐ及びＦＰは抽出されずに高レベル廃液へ移行する。
【０００６】
有機溶媒に抽出された６価のＵ、４価のＰｕ、７価のＴｃ及び６価のＮｐは、Ｔｃ洗浄工程４において、４Ｍ以上の高濃度硝酸水溶液を用いて７価のＴｃと６価のＵ等の複合錯体を７価のＴｃ単独の錯体に分解して水相に逆抽出することにより有機溶媒中の６価のＵ、４価のＰｕ及び６価のＮｐと分離する。分離されたＴｃは共除染工程３で除去されたＦＰ元素と一緒に高レベル廃液として処理される。
【０００７】
有機溶媒に抽出された６価のＵ、４価のＰｕ及び６価のＮｐは、Ｕ／Ｐｕ分配工程５においてウラナス、硝酸ヒドロキシルアミン（ＨＡＮ）などの還元試薬を用いて４価のＰｕを有機溶媒に抽出されない３価に還元し、Ｐｕを硝酸水溶液に逆抽出することにより有機溶媒中の６価のＵと分離する。
【０００８】
この工程では有機溶媒中の６価のＮｐはウラナスなどにより還元され、５価及び４価になる。５価のＮｐは３価のＰｕとともに逆抽出され、Ｐｕ精製工程７へ移行する。
【０００９】
４価のＮｐは有機溶媒に抽出されＵ精製工程６へ移行する。Ｕ精製工程及び
Ｐｕ精製工程７では、Ｕ製品（回収Ｕ）及びＰｕ製品（回収Ｐｕ）へのＮｐの混入を防ぐために、さらにＵとＮｐの分離及びＰｕとＮｐの分離を繰り返し行う。Ｕ精製工程及びＰｕ精製工程において分離されたＮｐは、共除染工程で有機溶媒に抽出されなかったＦＰ及びＴｃ洗浄工程で洗浄されたＴｃと一緒に高レベル廃液として処理される。
【００１０】
このように従来の核燃料再処理工程では、ＵとＰｕのみを分離回収することを目的としており、廃棄物管理上あるいは有用元素として重要視されているＴｃ及びＮｐを分離回収していない。また、再処理プロセス全体に拡散してしまうＮｐを各工程から廃液側へ分離し、ＴｃはＴｃ洗浄工程で単独除去しているために、多数の分離工程から構成される複雑な核燃料再処理工程となっている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来の核燃料再処理工程では、ＵとＰｕのみを分離回収することを目的としており、廃棄物管理上あるいは有用元素として重要視されているＴｃとＮｐを分離回収していない。Ｎｐがプロセス全体に拡散するため、運転員の被曝管理上好ましくない。Ｎｐを各工程から廃液側へ分離しており、また、
Ｔｃを単独除去しているため核燃料再処理工程が複雑になっている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、図２に示されるように、核燃料再処理工程においてＴｃ及びＮｐを同時に分離するため、Ｔｃ洗浄工程の代わりにＴｃ・Ｎｐ分離工程５を設ける。
【００１３】
本発明においては、Ｔｃ・Ｎｐ分離工程では、６価のＵと４価のＰｕが共存する系で６価のＮｐのみを選択的に５価のＮｐに還元するためにｎ−ブチルアルデヒドを３Ｍ程度の低硝酸濃度で用いる。ｎ−ブチルアルデヒドは７価のＴｃと６価のＵ等との複合錯体を分解する作用及び７価のＴｃを還元する作用も有しているためＴｃを低硝酸濃度でも水相に逆抽出することができる。Ｔｃ・Ｎｐ分離工程を高濃度硝酸水溶液にすることは、ｎ−ブチルアルデヒドにより還元生成した５価のＮｐが６価及び４価のＮｐになる不均化反応が起こり、有機溶媒にＮｐが抽出されることになるためさける必要がある。
【００１４】
即ち、本発明の方法は次の工程からなるものである。
【００１５】
（１）  溶解工程において、Ｕ、Ｐｕ、Ｔｃ、Ｎｐ及び核分裂生成物（ＦＰ）を含む使用済核燃料を硝酸に溶解し、
（２）  原子価調整工程２において、Ｕ及びＰｕの原子価を窒素酸化物で有機溶媒に抽出される６価及び４価にそれぞれ調整し、
（３）  共除染工程において、６価のＵ、４価のＰｕ、７価のＴｃ及び６価のＮｐを有機溶媒に抽出し、
（４）  Ｎｐ酸化工程において、共除染工程で抽出されなかった５価のＮｐを酸化剤で６価に酸化して有機溶媒に抽出して共除染工程に戻し、抽出されないＦＰを高レベル廃液として除去し、
（５）  Ｔｃ・Ｎｐ分離工程において、有機溶媒に抽出された６価のＵ、４価のＰｕ、７価のＴｃ及び６価のＮｐのうち、ｎ−ブチルアルデヒドにより７価のＴｃと６価のＵ等の複合錯体は分解し、また７価のＴｃは５価や４価に、６価のＮｐは５価にそれぞれ還元して水相に逆抽出してＵ，Ｐｕ回収工程に移行させ、
（６）  Ｕ，Ｐｕ回収工程において、有機溶媒でＵ，Ｐｕを選択的に抽出回収してＴｃ，Ｎｐ分離工程に戻し、抽出されなかったＴｃ及びＮｐを製品として回収し、そして
（７）  Ｕ／Ｐｕ分配工程において、硝酸水溶液により４価のＰｕを３価に還元し、このＰｕを硝酸水溶液で逆抽出してＰｕ製品として回収し、抽出されなかったＵをＵ製品として回することにより、核燃料再処理工程から排出された使用済核燃料からＴｃとＮｐを同時に分離回収する方法である。
【００１６】
【本発明の実施の形態】
本発明によれば、使用済核燃料中のＵ、Ｐｕ、Ｔｃ及びＮｐを共除染工程３において６価のＵ、４価のＰｕ、７価のＴｃ及び６価のＮｐとして有機溶媒に抽出し、Ｔｃ・Ｎｐ分離工程５では６価のＵと４価のＰｕが共存する系でＴｃ複合錯体を分解あるいは還元し、また、６価のＮｐを選択的に５価に還元し、Ｕ及び
Ｐｕと分離することができる。このように本発明によれば、従来の核燃料再処理工程に比較し、より単純化した工程により使用済核燃料からＴｃ及びＮｐを同時に分離することができる。
【００１７】
図２は、本発明による使用済核燃料中のＴｃ及びＮｐを同時に分離する工程を負荷した再処理工程の概略を示したものである。
【００１８】
図２において、１は使用済核燃料を硝酸水溶液に溶解する工程、２は原子価調整工程、３は有機溶媒を用いてＵ、Ｐｕ、Ｔｃ及びＮｐを溶解液から抽出し、核分裂生成物と分離するための共除染工程、４はＮｐ酸化工程、５はＴｃ・Ｎｐ分離工程、６はＵ・Ｐｕ回収工程、７は有機溶媒中の４価のＰｕのみを３価に還元し、硝酸水溶液に逆抽出することにより、６価のＵと分離するＵ／Ｐｕ分配工程する工程を示す。
【００１９】
本発明の核燃料再処理工程では、図２に示されるように、Ｕ、Ｐｕ、Ｔｃ、Ｎｐ及び核分裂生成物（ＦＰ）を含む使用済核燃料を工程１で硝酸に溶解した後、原子価調整工程２において、Ｕ及びＰｕの原子価を窒素酸化物（ＮＯｘガス）を用いて有機溶媒（リン酸トリブチル（ＴＢＰ）とその希釈剤との混合物）に抽出される６価及び４価にそれぞれ調整する。
【００２０】
一方、Ｔｃは単独では抽出されないが、６価のＵなどと複合錯体を形成して有機溶媒に抽出される７価の原子価状態で、Ｎｐは有機溶媒に抽出される６価と抽出されない５価の原子価状態で、ＦＰは有機溶媒に抽出されない３価等の原子価状態で存在する。
【００２１】
このように原子価調整した使用済核燃料溶解液を共除染工程３に供給する。共除染工程では、６価のＵ、４価のＰｕ、７価のＴｃ及び６価のＮｐは有機溶媒に抽出されるが、５価のＮｐ及びＦＰは抽出されずにＮｐ酸化工程４に移行される。Ｎｐ酸化工程において、Ｎｐは、この工程に供給される酸化剤により６価に酸化され、この工程に供給される有機溶媒（ＴＢＰ／希釈剤）に抽出されて共除染工程に戻される。工程６で抽出されなかったＦＰは高レベル廃液へ移行する。
【００２２】
有機溶媒に抽出された６価のＵ、４価のＰｕ、７価のＴｃ及び６価のＮｐは、Ｔｃ・Ｎｐ分離工程５に移行され、それに供給されるｎ−ブチルアルデヒドにより７価のＴｃと６価のＵ等との複合錯体は分解され、また７価のＴｃは５価や４価に、６価のＮｐは５価にそれぞれ還元されて水相に逆抽出されてＵ，Ｐｕ回収工程６に移行される。Ｔｃ・Ｎｐ分離工程において一部分配平衡として水相に逆抽出されたＵ、Ｐｕは、工程６において、これに供給される有機溶媒により抽出されて工程５に戻され、抽出されなかったＴｃ及びＮｐはＴｃ，Ｎｐ製品として回収される。
【００２３】
工程５で抽出されたままの６価のＵ、４価のＰｕはＵ／Ｐｕ分離工程７に移行され、これに供給される硝酸水溶液により４価のＰｕを３価に還元し、このＰｕを硝酸水溶液で逆抽出してＰｕ製品として回収する。工程７で硝酸水溶液に抽出されなかったＵはＵ製品をして回収される。
【００２４】
【実施例】
（Ｔｃ及びＮｐの同時分離）
図３にＵ、Ｐｕ及びＦＰ元素共存系で行ったＴｃ及びＮｐの同時分離に関する結果を示す。この分離では、１６段のミキサセトラ型抽出器（２基）を用いた。対象としたプロセスはＮｐ酸化工程、共除染工程、ＦＰ洗浄及びＴｃ・Ｎｐ分離工程から構成される。Ｕ、Ｐｕ、Ｔｃ、Ｎｐ及びＦＰ元素を含む２．９Ｍ硝酸水溶液（模擬溶解液）と有機溶媒（３０％リン酸トリブチル／ｎ−ドデカン）を共除染工程に供給した。模擬溶解液中のＮｐの約９０％は５価であった。
【００２５】
Ｎｐ酸化工程では、５価のＮｐの酸化剤としてバナジン酸アンモニウムを、
Ｔｃ・Ｎｐ分離工程には６価のＮｐの還元剤としてｎ−ブチルアルデヒドをそれぞれ供給した。供給した各成分濃度や流量などのプロセス条件及び各流出液中のＵ、Ｐｕ、Ｔｃ及びＮｐの濃度を同図に示す。共除染工程では、Ｔｃ及びＮｐの抽残液への移行率は、それぞれ１％及び８％であった。
【００２６】
また、Ｔｃ・Ｎｐ分離工程では、模擬溶解液として供給したＴｃの９０％及びＮｐの７３％がＴｃ．Ｎｐプロタクト液に還元分離された。Ｕ、Ｐｕ有機溶媒にＵ及びＰｕがそれぞれ９８％及び９７％が移行した。Ｔｃ．Ｎｐプロタクト液に移行したＵ及びＰｕは、ＴＢＰを用いる回収工程を設けることで十分低くすることが可能である。
【００２７】
この結果は、ｎ−ブチルアルデヒドを低硝酸濃度で用いるＴｃ・Ｎｐ分離工程を用いる再処理工程により溶解液中のＴｃ及びＮｐを同時に分離することができることを示している。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、従来法に比べ、より単純化した核燃料再処理工程によりＴｃ及びＮｐを同時に分離することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来の再処理工程の概略を示したものである。
【図２】  本発明による使用済核燃料中のＴｃ及びＮｐを同時に分離する工程を付加した再処理工程の概略を示したものである。
【図３】  ＴｃとＮｐの同時に分離する工程に関する結果を示したものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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