JP6044828B2 - ニトリロトリアセトアミドおよびその合成方法並びにニトリロトリアセトアミドを用いるアクチノイドとランタノイドとの抽出分離方法およびAm/Cm溶媒抽出方法 - Google Patents
ニトリロトリアセトアミドおよびその合成方法並びにニトリロトリアセトアミドを用いるアクチノイドとランタノイドとの抽出分離方法およびAm/Cm溶媒抽出方法 Download PDFInfo
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Description
具体的には下記課題を解決する必要がある。
(1)放射性核種を含む高レベル放射性廃液の処理プロセスに使用するため、二次廃棄物の発生を抑制することが必要である。
(2)放射性核種を含む高レベル放射性廃液は硝酸溶液であり、抽出溶媒はn−ドデカンであるため、抽出分離剤は硝酸(水相)およびn−ドデカン(有機相)に十分な可溶性を有することが必要である。
(3)溶媒抽出分離するためには、抽出分離対象元素同士の分配比が1前後、分離比が4以上を達成することが必要である。ここで、分配比とは[有機相中の金属イオン濃度]/[水相中の金属イオン濃度]であり、分離比とは対象元素同士の分配比の比、すなわち([有機相中のAm(III)濃度]/[水相中のAm(III)濃度])/([有機相中のCm(III)濃度]/[水相中のCm(III)濃度])である。分離比が4以上とは、5回の多段抽出を施すことにより99.9%の分離を達成できることを意味する。
(4)放射性核種を含む高レベル放射性廃液を処理するため、被曝を最低限とする簡便な分離技術であることが必要である。
(5)使用する薬剤は高い化学的安定性を有する必要がある。
上記式中、アルキル基は、ヘキシル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基、エチルヘキシル基から選択されることが好ましい。
本発明の高レベル放射性廃液からのアクチノイドの溶媒抽出分離方法は、二次廃棄物の発生がなく、操作も簡便である。
[合成例1]
ジヘキシルアミン(23.7g,128mmol相当)とトリエチルアミン(13g,128mmol相当)をジメチルホルムアミド(100ml)と塩化メチレン(50ml)中に加えた。その後、ニトリロ三酢酸(7g,36.6mmol相当)を加えて反応容器を氷冷した。水溶性カルボジイミドの塩酸化物を24.6g(128mmol相当),1−ヒドロキシベンゾトリアゾール(HOBt.H2O,17.3g,128mmol相当)を反応容器に加えた。室温(21−23℃)で1昼夜撹拌し、NTAアミドを合成した。NaHCO3,NaClで反応溶液を洗浄し、その後、シリカゲルカラムクロマトグラフィーで分離精製を行った。回収量は約8.3gで収率は60%以上であった。精製後のNTAアミドの1H−NMRチャートを図1に記す。それぞれの水素のNMRスペクトルはNTAアミド構造中に記した同じ番号のHに相当する。
ジオクチルアミン(30.9g,128mmol相当)とトリエチルアミン(13g,128mmol相当)をジメチルホルムアミド(100ml)と塩化メチレン(50ml)中に加えた。その後、ニトリロ三酢酸(7g,36.6mmol相当)を加えて反応容器を氷冷した。水溶性カルボジイミドの塩酸化物を24.6g(128mmol相当),1−ヒドロキシベンゾトリアゾール(HOBt.H2O,17.3g,128mmol相当)を反応容器に加えた。室温(21−23℃)で1昼夜撹拌し、NTAアミドを合成した。精製はNaHCO3,NaClで反応溶液を洗浄し、その後、シリカゲルカラムクロマトグラフィーで分離精製を行った。収率は60%以上であった。精製後のNTAアミドの1H−NMRチャートを図2に記す。それぞれの水素のNMRスペクトルはNTAアミド構造中に記した同じ番号のHに相当する。
無水ジグリコール酸(5.8g、50mmol相当)を100mlの酢酸エチルに添加し、さらにジエチルアミン(4.4g,60mmol相当)を加えて室温で1時間、撹拌した。次に、ジシクロヘキシルカルボジイミド(12.4g,60mmol相当)とジエチルアミン(4.4g,60mmol相当)を加えて1週間、室温で撹拌した。反応溶液(TEDGA/酢酸エチル)を水、1M塩酸、1M水酸化ナトリウム溶液それぞれ50mlで2回ずつ洗浄し、更にシリカゲルカラムクロマトグラフィーで2回精製を行った。収率は50%程度であった。TEDGAの合成反応は以下の通りである。
合成例1及び2で調製したNTAアミド−ヘキシル(C6)及びNTAアミド−オクチル(C8)のn−ドデカン溶液をそれぞれ有機相に、0.2Mの硝酸水溶液を水相に用いて、ランタノイド及びアクチノイド(Am、Cm)の溶媒抽出実験を行った。有機相のNTAアミド濃度は0.05〜0.5Mの範囲で変化させて、NTAアミド濃度に対する分配比の依存性を検討した。
合成例2で調製したNTAアミド−オクチル(C8)のn−ドデカン溶液を有機相に、1〜20mMのTEDGAを添加した0.2M硝酸水溶液を水相に用いて、AmとCmの溶媒抽出実験を行い、分配比を求めた。NTAアミド濃度0.2Mを用いた場合の結果を図6に、NTAアミド濃度0.5Mを用いた場合の結果を図7に示す。
実施例1と同様にして、0.2M硝酸(水相)と0.2MのNTAアミド-C8(有機相)を用いた場合のランタノイド(Ln)とアクチノイド(An)との分配比D並びにAm及びCmに対する分離比SFを求めた。結果を表1に示す。
Claims (10)
- アルキル基は、ヘキシル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基から選択される、請求項1に記載のニトリロトリアセトアミド。
- ニトリロ三酢酸と二級アミン化合物とを混合して氷冷し、次いで縮合剤と1−ヒドロキシベンゾトリアゾールとを添加して、室温にて反応させることを含む、請求項1又は2に記載のニトリロトリアセトアミドの合成方法。
- 前記二級アミン化合物は、ジヘキシルアミン、ジ−n−オクチルアミン、ジデシルアミン、ジドデシルアミンから選択される、請求項3に記載の合成方法。
- 前記縮合剤は、1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド、ジイソプロピルカルボジイミド、ジ−t−ブチルカルボジイミド、ジシクロヘキシルカルボジイミド、ジトリルカルボジイミド、1−t−ブチル−3−エチルカルボジイミド、1−シクロヘキシル−3−(2−モルホリノエチル)カルボジイミド及びこれらの塩から選択される、請求項3又は4に記載の合成方法。
- 請求項1または2に記載のニトリロトリアセトアミドを3価のアクチノイドとランタノイドとを分離する抽出分離剤として使用する、放射性核種を含む液体からのアクチノイドの溶媒抽出分離方法。
- 放射性核種を含む液体に、請求項1または2に記載のニトリロトリアセトアミドのn−ドデカン溶液と、硝酸水溶液とを添加し、アクチノイドを有機相に抽出する、請求項6に記載の溶媒抽出分離方法。
- 請求項1または2に記載のニトリロトリアセトアミドを3価のアクチノイドとランタノイドとを分離する抽出分離剤として使用し、テトラエチルジグリコールアミド(TEDGA)をマスキング剤として使用する放射性核種を含む液体からのAmとCmの溶媒抽出分離方法。
- 放射性核種を含む液体に、硝酸と、請求項1または2に記載のニトリロトリアセトアミドのn−ドデカン溶液と、を添加し、アクチノイドを有機相に抽出した後、テトラエチルジグリコールアミドを添加して、Amを有機相に残し、Cmを水相に抽出する、放射性核種を含む液体からのAmとCmとの溶媒抽出分離方法。
- 前記テトラエチルジグリコールアミドの濃度は5〜10mMである、請求項8又は9に記載の溶媒抽出分離方法。
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