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公開番号2025119381
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-14
出願番号2024014253
出願日2024-02-01
発明の名称アクチノイド吸着剤
出願人東ソー株式会社,学校法人芝浦工業大学
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類B01J 20/18 20060101AFI20250806BHJP(物理的または化学的方法または装置一般)
要約【課題】
第1の発明は、酸性水溶液中においてアクチノイド元素を吸着しやすいアクチノイド吸着剤を提供することを目的とする。
【解決手段】
酸性溶液に含まれるアクチノイド元素を吸着するためのアクチノイド吸着剤であって、Na₂O/Al₂O₃モル比が0.1以上0.5未満である、LTL型ゼオライトを含むアクチノイド吸着剤。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
酸性溶液に含まれるアクチノイド元素を吸着するためのアクチノイド吸着剤であって、
Ｎａ
２
Ｏ／Ａｌ
２
Ｏ
３
モル比が０．１以上０．５未満である、ＬＴＬ型ゼオライトを含むアクチノイド吸着剤。
続きを表示（約 900 文字）【請求項２】
前記ＬＴＬ型ゼオライトのＫ
２
Ｏ／Ａｌ
２
Ｏ
３
モル比が０．５以上１．０未満である、請求項１に記載のアクチノイド吸着剤。
【請求項３】
前記アクチノイド元素が、アメリシウム（Ａｍ）、ネプツニウム（Ｎｐ）、キュリウム（Ｃｍ）、バークリウム（Ｂｋ）、カリホルニウム（Ｃｆ）、及びアインスタニウム（Ｅｓ）からなる群から選択される１種以上の元素であることを特徴とする、請求項１に記載のアクチノイド吸着剤。
【請求項４】
前記酸性溶液のｐＨが１．０以上６．０以下である、請求項１に記載のアクチノイド吸着剤。
【請求項５】
酸性溶液からアクチノイド元素を分離するためのカラムであって、
請求項１から４のいずれか一つに記載のアクチノイド吸着剤が充填されているカラム。
【請求項６】
請求項１から４のいずれか一つに記載のアクチノイド吸着剤に含まれる前記ＬＴＬ型ゼオライトと、アクチノイド元素を含む酸性溶液とを接触させることを含む、アクチノイド元素の吸着方法。
【請求項７】
酸性溶液に含まれるランタノイド元素を吸着するためのランタノイド吸着剤であって、
Ｎａ
２
Ｏ／Ａｌ
２
Ｏ
３
モル比が０．１以上０．５未満である、ＬＴＬ型ゼオライトを含むランタノイド吸着剤。
【請求項８】
前記ＬＴＬ型ゼオライトのＫ
２
Ｏ／Ａｌ
２
Ｏ
３
モル比が０．５以上１．０未満である、請求項７に記載のランタノイド吸着剤。
【請求項９】
前記ランタノイド元素が、ユウロピウム、ジスプロシウム、及びネオジムからなる群から選択される１種以上の元素であることを特徴とする、請求項７に記載のランタノイド吸着剤。
【請求項１０】
前記酸性溶液のｐＨが１．０以上６．０以下である、請求項７に記載のランタノイド吸着剤。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、アクチノイド元素の吸着剤に関する。
続きを表示（約 3,300 文字）【背景技術】
【０００２】
福島第一原子力発電所の廃炉に向けた取り組みとして、核燃料と、金属材料、コンクリートなどの原子力発電所の構成材料と、が高温反応・溶融後に冷却されて固まった複合固形物（燃料デブリ）の取り出しが進められている。燃料デブリには、原子力発電所の様々な構成材料に加え、エネルギー資源として有用なウラン等のアクチノイド元素も含まれている。そのため、燃料デブリから、エネルギー資源たるこれらの元素を回収し、その有効活用が検討されている。燃料デブリからのアクチノイド元素の回収方法として、回収した燃料デブリを溶解して得られる溶解液からアクチノイド元素を吸着回収する方法が注目されている。
【０００３】
燃料デブリの溶解には王水をはじめとする非常に酸性度の高い酸による酸溶解でのみ行うことができるため、得られる溶解液は酸性を示す。そのため、溶解液からのアクチノイド元素の吸着回収には、酸性溶液においてアクチノイド元素を吸着することができる吸着剤が望まれている。また、ユウロピウム、ジスプロシウム、ネオジムなどのランタノイド元素は、アクチノイド元素の吸着性を評価するあたり、アクチノイド元素の代替元素となることが知られている（例えば、非特許文献１、非特許文献２及び非特許文献３）。このため、酸性溶液においてランタノイド元素を吸着することができる吸着剤も望まれている。
【０００４】
特許文献１では、市販のＬ型ゼオライト（ＵＯＰ社製のＵＯＰ－Ｌ）を用いた、海水中の放射性ウランの除染剤が開示されている（特許文献１の比較例１及び比較例６）。ここで、ＵＯＰ社製のＵＯＰ－Ｌなどの市販のＬ型ゼオライトは、一般的に、対イオンのカチオンタイプがカリウム型である（非特許文献４の「ＥＸＰＥＲＩＭＥＮＴＡＬ」「Ｍａｔｅｒｉａｌｓ」を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１９‐１６８３４９号公報
【非特許文献】
【０００６】
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＲａｄｉｏａｎａｌｙｔｉｃａｌａｎｄＮｕｃｌｅａｒＣｈｅｍｉｓｔｒｙ、２０２２年、Ｖｏｌ．３３１、Ｉｓｓｕｅ１２、ｐａｇｅｓ５８５１－５８５８
ＣｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎＣｈｅｍｉｓｔｒｙＲｅｖｉｅｗｓ、Ｖｏｌ．３１８、２０１６年、ｐａｇｅｓ１３１－１３４
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＲａｄｉｏａｎａｌｙｔｉｃａｌａｎｄＮｕｃｌｅａｒＣｈｅｍｉｓｔｒｙ、Ｖｏｌ．３０３、Ｉｓｓｕｅ１、２０１５年、ｐａｇｅｓ６８１-６９１
ＵｐｔａｋｅＳｅｌｅｃｔｉｖｉｔｙｆｏｒＤｉｆｆｅｒｅｎｔＴｙｐｅｓｏｆＺｅｏｌｉｔｅｓｉｎｔｈｅＰｒｅｓｅｎｃｅｏｆＢｏｒｉｃＡｃｉｄ（ＷＭ２０１５Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，１５２４４，Ｍａｒｃｈ１５－１９，２０１５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１には、市販のＬ型ゼオライト（ＵＯＰ社製のＵＯＰ－Ｌ）が、初期ｐＨが３．２のウラン含有溶液中において、ウランを殆ど吸着しないことが開示されている（特許文献１の比較例１及び比較例６）。
【０００８】
本開示の第１の発明は、酸性水溶液中においてアクチノイド元素を吸着しやすいアクチノイド吸着剤を提供することを目的とする。本開示の第２の発明は、酸性水溶液中において、ランタノイド元素を吸着しやすいランタノイド吸着剤を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、酸性水溶液中でのアクチノイド元素とランタノイド元素の吸着に関し、ゼオライトの構造、及び、ゼオライトのカチオン種に着目して検討を行った。その結果、アルミナに対する酸化物（Ｎａ
２
Ｏ）換算のナトリウムのモル比（以下、「Ｎａ
２
Ｏ／Ａｌ
２
Ｏ
３
モル比」ともいう）が所定の範囲内であるＬＴＬ型ゼオライトが、酸性水溶液中において優れたアクチノイド及びランタノイド吸着特性を示すことを見出した。一方、特許文献１で使用されているような市販のＬＴＬ型ゼオライトは、一般的に、カチオンタイプがカリウム型であり、Ｎａ
２
Ｏ／Ａｌ
２
Ｏ
３
モル比が前述した所定範囲を外れているため、酸性水溶液中においてアクチノイド元素及びランタノイド元素を殆ど吸着しないことを見出した。
【００１０】
すなわち、本発明は特許請求の範囲のとおりであり、また、本開示の要旨は以下のとおりである。なお、下記［１］乃至［６］は第１の発明に対応するものであり、下記［７］乃至［１２］は第２の発明に対応するものである。
［１］酸性溶液に含まれるアクチノイド元素を吸着するためのアクチノイド吸着剤であって、Ｎａ
２
Ｏ／Ａｌ
２
Ｏ
３
モル比が０．１以上０．５未満である、ＬＴＬ型ゼオライトを含むアクチノイド吸着剤。
［２］前記ＬＴＬ型ゼオライトのＫ
２
Ｏ／Ａｌ
２
Ｏ
３
モル比が０．５以上１．０未満である、前記［１］に記載のアクチノイド吸着剤。
［３］前記アクチノイド元素が、アメリシウム（Ａｍ）、ネプツニウム（Ｎｐ）、キュリウム（Ｃｍ）、バークリウム（Ｂｋ）、カリホルニウム（Ｃｆ）、及びアインスタニウム（Ｅｓ）からなる群から選択される１種以上の元素であることを特徴とする、前記［１］又は［２］に記載のアクチノイド吸着剤。
［４］前記酸性溶液のｐＨが１．０以上６．０以下である、前記［１］乃至［３］のいずれか一つに記載のアクチノイド吸着剤。
［５］酸性溶液からアクチノイド元素を分離するためのカラムであって、前記［１］乃至［４］のいずれか一つに記載のアクチノイド吸着剤が充填されているカラム。
［６］前記［１］乃至［４］のいずれか一つに記載のアクチノイド吸着剤に含まれる前記ＬＴＬ型ゼオライトと、アクチノイド元素を含む酸性溶液とを接触させることを含む、アクチノイド元素の吸着方法。
［７］酸性溶液に含まれるランタノイド元素を吸着するためのランタノイド吸着剤であって、Ｎａ
２
Ｏ／Ａｌ
２
Ｏ
３
モル比が０．１以上０．５未満である、ＬＴＬ型ゼオライトを含むランタノイド吸着剤。
［８］前記ＬＴＬ型ゼオライトのＫ
２
Ｏ／Ａｌ
２
Ｏ
３
モル比が０．５以上１．０未満である、前記［７］に記載のランタノイド吸着剤。
［９］前記ランタノイド元素が、ユウロピウム、ジスプロシウム、及びネオジムからなる群から選択される１種以上の元素であることを特徴とする、前記［７］又は［８］に記載のランタノイド吸着剤。
［１０］前記酸性溶液のｐＨが１．０以上６．０以下である、前記［７］乃至［９］のいずれか一つに記載のランタノイド吸着剤。
［１１］酸性溶液からランタノイド元素を分離するためのカラムであって、前記［７］乃至［１０］のいずれか一つに記載のランタノイド吸着剤が充填されているカラム。
［１２］前記［７］乃至［１０］のいずれか一つに記載のランタノイド吸着剤に含まれる前記ＬＴＬ型ゼオライトと、ランタノイド元素を含む酸性溶液とを接触させることを含む、ランタノイド元素の吸着方法。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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