金属性核分裂生成物の組成と溶解性に関する研究

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本研究は、再処理工程における不溶解残渣の化学組成について基礎研究を行ったものである。不溶解残渣には、初期の溶解工程におけるものの外、抽出工程の進行とともに、溶解液から再沈澱してくるものの2種類があり、後者が再処理工程の著しい障害となっている。61年度は再沈澱生成物の化学組成と生成条件を求めることに焦点をおいた。再沈澱生成現象は、溶解液中の金属イオンとトリブチル燐酸の放射線分解生成物が関与していると思われ、ここでは最も影響の大きいとされるジルコニウムとジブチル燐酸の系を選んだ。実験条件としてはウランとプルトニウムを含まず、他の条件は可及的に実機に近いものとした。ジブチル燐酸とジルコニウムの濃度比2において有機相中に沈澱を生ずるが、このときジルコニウムの全量の40%がZr(NO_3)_2(DBP)_2(1〜2)H_2Oの形の沈澱として存在することが判った。さらにX線回析パターンから層状構造をもつことが推定された。ジブチル燐酸の濃度を増加させて約10倍では沈澱は消失し、さらにジブチル燐酸を30倍とすると透明な第3相が有機相と水相の間に生じた。この状態では化学分析の結果、ジルコニウムは水相中には残存せず、n-ドデカン中に約40%が、残りは第3相中でZr(NO_3)_<2or3>(DBP)_<2〜1>(15〜20)HDBP・(5〜10)n-ドデカン・nH_2Oの形で存在することが判明した。次いで、第3相について┫D231┫D2Pの核磁気共鳴吸収を測定した結果、リガンドのDBPと附加的乃至はバルクのHDBPとの間に交換反応が起っているらしいことが判った。また沈澱と同様、層状構造と推定された。尚、トリブチル燐酸の劣化がさらに一歩進んだモノブチル燐酸は、以上述べたジブチル燐酸よりもジルコニウムとの相互作用がより強いことが明らかとなったが、これについては今回の結果をふまえ、研究を続行中である。