4.8　超臨界CO2で廃棄物中の混入ウランを除去
　


拡大図（80KB）

図4-16　 超臨界二酸化炭素リーチング（SFL）法による廃棄物に混入したウランの除去

反応容器（50〜60℃、100〜200気圧）中で、ウラン廃棄物中のウランは反応剤（硝酸-TBP錯体）と反応してTBP錯体を生成し、超臨界状態のCO2中に溶け出します。回収容器（常温、常圧）中で、CO2は気化しウラン-TBP錯体が回収されます。ウラン酸化物（100〜200 mg）と砂（50 g）の混合物から、ウランを効率よく除去できました（写真）。


ウランが混入した固体廃棄物（通称“ウラン廃棄物”）からウランを除去するには、ウランを硝酸に溶かす化学的方法などがありますが、従来の処理方法では十分な除去が困難であったり、多量の二次廃棄物が発生するなどの問題がありました。これらの課題を克服する画期的な方法として、私たちはCO2（二酸化炭素）を超臨界状態（高密度のCO2で気体とも液体ともつかぬ流体の状態）で用いる超臨界二酸化炭素リーチング（SFL）法を開発しました（図4-16）。
SFL装置の反応容器にウラン廃棄物を採りこれにCO2ガスを圧入した後、容器内を50〜60℃、100〜200気圧に保ちます。このときCO2は超臨界状態となり、物質を溶解する性質を持つようになります。超臨界状態のCO2中に少量の硝酸-トリブチルリン酸（TBP）錯体を添加することによって、廃棄物中のウランをTBP錯体に変換してCO2中に溶かし出します。反応後、CO2を常温、常圧の回収容器に導き、CO2ガスとして気化させてウラン-TBP錯体を回収します。模擬ウラン廃棄物（ウラン酸化物と砂の混合物）を用いて、廃棄物中のウランを1/300から1/10000まで効率よく除去できることを確かめました。
CO2や反応剤は容易に回収して再利用できるので、二次廃棄物は発生しません。またウランを取り除いた後の廃棄物は、水分や試薬を含まないので、簡単に処分することができます。


●参考文献
O. Tomioka et al., New Method for the Removal of Uranium from Solid Wastes with Supercritical CO2 Medium Containing NHO3-TBP Complex, J. Nucl. Sci. Technol., 38 (6), 461 (2001).

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たゆまざる探究の軌跡−研究活動と成果　２００１
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