高レベル放射性廃液から4つの元素を相互分離する技術を開発

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長寿命核分裂生成物(LLFP)の低減と資源の有効利用を目指して

2018/03/23 東芝エネルギーシステムズ株式会社 科学技術振興機構(JST)
内閣府政策統括官(科学技術・イノベーション担当)

ポイント
  • 長半減期核種の同位体を含むパラジウム(Pd)、セレン(Se)、セシウム(Cs)、ジルコニウム(Zr)を個別に化学分離し、金属として回収する方法を考案
  • 本プログラムの成果である偶奇分離法や核変換と組み合わせることで、長半減期核種を除去・処分する技術開発につなげる
  • 高レベル放射性廃液の放射能の低減と資源の有効利用を目指す

東芝エネルギーシステムズ株式会社(以下、東芝エネルギーシステムズ)は、二次廃棄物の発生が少ない分離方法を利用して、高レベル放射性廃液中から長寿命核分裂生成物(LLFP)注1)を含む4つの元素を個別に化学分離し、金属として回収する技術を考案しました。

本研究は、内閣府 総合科学技術・イノベーション会議が主導する革新的研究開発推進プログラム(ImPACT)「核変換注2)による高レベル放射性廃棄物注3)の大幅な低減・資源化」(プログラム・マネージャー 藤田 玲子)の一環として実施しました。ImPACT藤田プログラムでは、廃棄物から有用元素を回収し資源として利用する方法や、高レベル放射性廃棄物からLLFPを取り出して短寿命核種もしくは安定核種に核変換することにより放射能を減らす方法を開発しています。

原子力発電所の使用済み核燃料を再処理した際に発生する高レベル放射性廃棄物中には、半減期が数十万年以上もあるパラジウム(Pd)、セレン(Se)、セシウム(Cs)、ジルコニウム(Zr)などの元素が存在します。これら分離対象の元素はそれぞれ独自の化学的性質を示しているため、いくつかの分離法を併用する必要があります。一方、さまざまな元素を分離する方法の適用は、高い放射能の拡散や二次廃棄物の大量発生が心配され、世界的にも進んでいない状況です。

本研究により、高レベル放射性廃液から電解法注4)、吸着法注5)や溶媒抽出法注6)を用いて、半減期の極めて長い同位体を含む4つの元素を個別に分離できる手法を開発しました。分離法ごとに液性をほとんど変えずに、二次廃棄物の量を極力抑えることが可能です。今後、それぞれの手法を組み合わせた実験により、実用化に向けた道筋をつけます。

本成果は、日本原子力学会 2018年春の年会(2018年3月27日予定)および日本溶媒抽出学会学会誌『Solvent Extraction and Research Development, Japan』(vol. 25(2),2018年4月ウェブ公開予定)にて発表します。また、国内特許:放射性廃液に含まれる長寿命核種の分離回収方法(出願番号:特願2016-207117、出願日:2016/10/21)、金属の相互分離方法(出願番号:特願2017-034812、出願日:2017/02/27)を出願しています。

本成果は、以下のプログラム・研究開発課題によって得られました。

内閣府 革新的研究開発推進プログラム(ImPACT)

プログラム・マネージャー
藤田 玲子

研究開発プログラム
核変換による高レベル放射性廃棄物の大幅な低減・資源化

研究開発課題
高レベル廃液からの電解法と溶媒抽出法を用いた長寿命核種の分離回収技術の開発

研究開発責任者
浅野 和仁

研究期間
平成27年度~平成29年度

本プログラムでは、半減期の極めて長い同位体を含む4つの元素を個別に分離できる手法の開発に取り組んでいます。

<藤田 玲子 プログラム・マネージャーのコメント>

 

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