塩化物溶融塩電解による高純度レア・アースおよびフラン金属の製造法の開発

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09555223
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 山村 力 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (80005363)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 田中 博 財団法人 電力中央研究所, 原子物理部, グループリーダー(研究職) ; 前川 英己 東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (60238847) ; 佐藤 讓 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (80108464) ; 坂村 義治 財団法人 電力中央研究所, 原子物理部, 担当研究員
• Keywords: ランタニド / ネオジム / プラセオジム / サマリウム / 溶融塩 / 電解採取 / ウラン / 精製

Research Abstract

本研究は高純度のウランおよびランタニド金属を製造する電解プロセスを開発することを目的とした。電解浴としては塩化物を採用した。これは電解セルを構成する材料の選択に幅があること、および操業温度を比較的に低くでき不純物混入および経済性の観点からフッ化物よりも有利であると判断したことによる。本年は研究対象としてウランと類似の化学的性質を有するランタニド類のネオジム、さらにプラセオジムおよびサマリウムを選択し、析出寄稿のた。これはネオジムがウランと化学的類似性を有し、しかもランタニドのなかでも電解析出機構が複雑であることがフッカ物電解でしられており、その解明が待たれていることを考慮したためである。
本年度は研究により、LiCl-KCl共晶塩からなる電解浴中で、Nd3_+は直接、金属Ndに還元されること、タングステン電極上でPd3_+はPdへ直接還元されるが、不均化反応によりPd2_+を生成することも確認された。Sm3_+はこの浴の電位窓ではSm2_+までしか還元されないことが非定常電気化学法などの解析手法により解明された。白金をカソードとして電解採取を行った。その結果、金属ネオジムの場合は採取されず、オキシ塩化物が得られたに留まった。そこでCd-Mg液体合金を電極として3塩化ネオジムを電解したところ約95%の電流効率でネオジムを液体電極中に採取することに成功した。最適化された電解法はウランの採取にも適用できると結論した。

Research Products

• [Publications] M.Mohamedi: "Examination of niobium electrochemistry from the reduction of Nb3Cl8 in molten LiCl-KCl eutectic"Electrochimica Acta. 44・11. 252-256 (1999)
• [Publications] T.Yamamura: "Measurements of Impurity Diffusion Coefficients in Ionic Melts with High Accuracy"Journal of Japan Society of Microgravity Application. 16・2. 104-110 (1999)
• [Publications] Yuzuru SATO: "Surface Tensions of Basic NaCl-AlCl3 and LiCl-AlCl3 Bainary Mlets"Electrochiemistry. 67・6. 563-567 (1999)
• [Publications] Y.SATO: "Density, Viscosity, and Surface Tension of Molten Aluminum"Electrochiemistry. 67・6. 568-572 (1999)