報告書番号

L07011

タイトル（和文）

実高レベル廃液による脱硝・塩素化技術の実証

タイトル（英文）

Demonstration of denitration and chlorination process using real high level liquid waste

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

当所では、Purex再処理で生ずる高レベル廃液中に残留するマイナーアクチニドを中心とするアクチニド元素を乾式分離プロセスにより分離・回収し、金属燃料サイクルに導入することで高レベル廃棄物中の潜在的毒性を低減させることを提案している。乾式分離プロセスでは、まず脱硝工程にて高レベル廃液中のアクチニド、FP元素を酸化物に転換し、次に塩素化工程にてこの酸化物を後段の還元抽出工程にて受け入れ可能な塩化物に転換する。この脱硝・塩素化工程（まとめて前処理工程と称する）が成立することを確認するため、照射済み酸化物燃料のPurex再処理で得られた実高レベル廃液（U:8400μg/g、TRU:600μg/g、FP:2000μg/g（その内の希土類:900μg/g）を含有）を用いた脱硝・塩素化の連続試験を実施した。
その結果、脱硝工程では脱硝試験後にフレーク状の脱硝物を全量回収した。この際、脱硝物とステンレスるつぼとの反応は見られなかった。また塩素化試験後には、アクチニド元素のうち酸化物と判断される浴塩中の非水溶性成分として検出された割合は1～5％に留まり、ほぼ全量が塩化物と判断される浴塩中の水溶性成分に転換された。また、前処理工程での各FP元素の挙動はおおむねこれまでの予想通りであった。
以上により、各アクチニド元素の100％近くを塩化物として回収したことから、乾式分離プロセスの前処理工程が成立することが実証された。

概要 （英文）

The pyropartitioning process separates the actinide elements including the minor actinide elements from the high-level liquid waste generated at the Purex reprocessing of spent LWR fuel and introduces them to metallic fuel cycle. Since the separation of the actinide elements from the fission product elements is performed in molten chloride salt/liquid metal system, the actinide and fission product elements in the high-level liquid waste must be converted to the chlorides as the first step of the pyropartitioning process.
In order to demonstrate the conversion of the actinide and fission product elements to the chlorides, a series of denitration and chlorination test using 520g of real high-level liquid waste, which contains 8400 micro-g/g of uranium, 600 micro-g/g of transuranium elements, and 2000 micro-g/g of fission products including 900 micro-g/g of rare-earth elements, was performed. The results of the tests are as following;
1) The entire denitration product of the high-level liquid waste was successfully recovered from the containing crucible, which is made of stainless steel. No damage was found on the inside surface of the crucible. During the denitration, small amount of ruthenium was evaporated.
2) After the chlorination of the denitrated material, only 1 to 5% of each actinide element remained as the water insoluble material in the salt phase, which is assumed to be oxide. And almost all of the actinide elements were converted to water soluble material in the salt phase, which are assumed to be chloride. Additionally, almost all of the rare-earth fission product, alkaline-earth fission product, and alkaline-metal fission product elements were also converted to water soluble material in the salt. Some of the fission products such as molybdenum and zirconium were evaporated during the chlorination.
3) Since nearly 100% of each actinide element was recovered as the chloride, the denitration and chlorination were successfully demonstrated.

報告者

キーワード