2016 Fiscal Year Annual Research Report
Development of Element Partitioning Process for High-level Liquid Waste using Ionic Liquid Impregnated Adsorbents and Its Medical Application
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16H02444
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
金 聖潤 東北大学, 工学研究科, 准教授 (50574357)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
寺川 貴樹 東北大学, 工学研究科, 教授 (10250854)
伊藤 辰也 東北大学, 工学研究科, 助教 (20757653)
船木 善仁 東北大学, サイクロトロン・ラジオアイソトープセンター, 講師 (50261491)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 放射性廃棄物 / 放射線医学 / 環境安全 / 保険物理 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、使用済み核燃料再処理によって発生する高レベル放射性廃液（HLLW）に対し、発熱性核種、白金属元素等、加水分解性核種（Zr、Mo等）、マイナーアクチノイド（MA）の分別分離が可能となる抽出剤含有イオン液体吸着材を用いた極めて簡素な核種分離プロセスの開発を行う。また、上記プロセスにより多量に分離される90Srの娘核種である90Yが内部放射線療法核種として有用であるものの輸入に依存していることに着目し、国内生産・安定供給を目指した回収90Srを利用する90Y単離精製プロセスの開発と新規90Y標識腫瘍治療薬剤の開発を行う。即ち、高レベル放射性廃液の高度分離技術開発と分離した核種の医療応用技術開発の両面にわたる総合的な検討から、高レベル放射性廃棄物の減容化・有害度低減及び有効利用を目指す。
平成28年度は発熱性核種用新規吸着材の開発及び評価、白金属元素用新規吸着材の開発及び評価について研究を行った。
1. HLLWの成分・組成を非放射性の成分により模擬した硝酸水溶液中からのCs及びSrの分離には、Csについてはカリックスクラウン含有イオン液体やSrについてはクラウンエーテル含有イオン液体を多孔性シリカ担体粒子（SiO2-P）に含浸担持して抽出剤含有イオン液体吸着材を創製した。吸着材の基本特性は、フーリエ変換赤外分光分析及び示差熱・熱重量分析により、その表面構造や重量組成・熱分解特性を測定評価した。吸着材にCs及びSrのみの収着を確認した。また、試験の硝酸範囲においては、硝酸濃度の増加に伴った分配係数の低下が見られた。Cs、Srとその他FP元素を分離することができた。
2. 模擬HLLW中からの白金族元素の分離において、硫黄含有ジアミド型抽出剤を含浸担持して含浸吸着材を創製した。その含浸吸着材を用いて分離性・効率性を有する革新的な白金族元素の分離回収技術を実現することができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
高レベル放射性廃液（HLLW）の成分・組成を非放射性の成分により模擬した模擬HLLW条件下での抽出剤含有イオン液体吸着材を用いて発熱性核種、白金属元素用新規吸着材の開発及び評価はほぼ終了しており、全体的な分離プロセスは調整段階である。これについては基礎技術をすでに持っているため、大きな障害はないと考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
セシウム（Cs）、ストロンチウム（Sr）及び白金族元素の分離プロセスの開発では、抽出剤含有イオン液体吸着材からのCs、Sr及び白金族元素の展開溶離条件を検討し、それぞれの分離技術はすでに実現している。今後は、加水分解性核種（Zr、Mo）用新規吸着材の開発及び評価に対しては、硝酸水溶液中からのZr及びMo吸着において、オキシム系抽出剤の構造を有する幾つかの含浸吸着材を設計・合成し、多孔性担体粒子に含浸担持した含浸吸着材を調製する。吸着性能及び分離性能を模擬HLLWを用いたバッチ吸着及び予備的な抽出試験、小規模な吸着材充填カラムを用いた分離試験等から評価を行う。また、 90Yの高純度供給システムの開発に対しては、HLLWから分離したSrを高純度かつ後段のRI利用に適した化学形で供給する分離システムを実現するために、開発した含浸吸着材からのSr展開溶離条件を検討する。含浸吸着材からのSr展開溶離については、酸濃度、温度などをパラメータとしたカラム通液試験を繰り返し、溶解する抽出剤成分分析ならびに吸着材に対して含浸有機相の構造・金属分布の状態解析を行い、最適条件を検討する。
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