新抽出剤による高レベル放射性廃棄物からのアクチニド元素の精密分離

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CMPOという新しい抽出剤を使用し、それによるネプツニウム(Np)の抽出分離性能として、抽出反応式を解明するとともに添加するTBPの影響を検討した。1.Np(V)抽出の化学量論式Np(V)の分配比(D_<Np>)の硝酸濃度依存性より、低硝酸濃度では硝酸濃度の上昇によりD_<Np>も急速に増加するが、0.3M以上の領域では、硝酸との抽出競合によりD_<Np>の変化にプラトが観測され、硝酸濃度が3M以上では、Np(V)の不均化反応によりD_<Np>の上昇が見られた。2M硝酸におけるD_<Np>のCMPO濃度依存性より、D_<Np>がCMPO濃度の2乗に比例することがわかった。CMPOによりNpO_2^+を抽出した場合、電荷の中性が保たれなければならないことから、NpO_2^+1に対しNo_3を1同時に抽出する必要がある。従って、CMPOによるNp(V)の抽出反応の化学量論性は以下の式によって記述されることが明らかにされた。NpO^-_<2(i)>+No^-_<3(a)>+2CMPO_<(O)>=NpO_2No_3・2CMPO_<(O)>2.Np(V)抽出へのTBPの影響0.2Mおよび0.4M CMPOにおけるD_<Np>のTBP濃度依存性より、0.2M CMPOでは、TBP添加によりD_<Np>が減少しTBP濃度が0.5Mで最小値をとり、その後TBP濃度の上昇に伴いD_<Np>は増加することがわかった。0.4M CMPOでは、TBPの添加によってD_<Np>は減少するが、その後はほぼ一定値を示した。TBPの添加によるD_<Np>の減少は、TBP中のP=O基の塩基度の関係でCMPOと水素結合を起こすためであると考えられる。すなわち、多量に添加されたTBP中のP=O基が、CMPO中のP=O基あるいはC=O基と水素結合または双極子-双極子結合によって相互作用し、その結果Np(V)とCMPOとの相互作用が阻害されたものであることを明らかにした。