報告書番号

T01058

タイトル（和文）

リチウム還元工程におけるアルカリ土類元素とII価の希土類元素の挙動

タイトル（英文）

Behaviour of alkaline earth elements and divalent rare-earth elements in the lithium reduction process

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

乾式リサイクル技術を酸化物燃料に適用するためにリチウム還元の開発が行われている。このプロセスは溶融塩化リチウム(LiCl)中で金属Liを還元剤に用いてアクチニド酸化物を金属へ転換し、反応生成物である酸化リチウムをLiClに溶解して反応を促進する。II価の元素は一般に塩との分離が難しく、また蓄積した元素は浴塩の性質(融点や粘性等)を変化させるため、その挙動は重要である。蓄積したストロンチウムの発熱は浴塩の寿命を短くする。このため本研究ではII価元素の挙動を調べた。ストロンチウムとバリウムの酸化物は塩中で完全に解離してイオンとして存在し、Liを添加しても還元されなかった。Srの溶解度は酸化リチウム濃度の影響を受けなかったが、Baの溶解度は酸化リチウム濃度の増大に伴ってやや減少した。ユーロピウムとサマリウムは還元工程でII価になることが予想されていたが、サマリウムはIII価のままだった。ユーロピウムは還元されて一酸化物となった。ユーロピウムの一酸化物の溶解度は酸化リチウム濃度に依存せず約17 wt.%だった。還元工程におけるセリウムの溶解度も測定した。酸化リチウム濃度が1 wt.%増加すると、セリウムの溶解度は約0.03 wt.%増加した。

概要 （英文）

The lithium reduction process has been developed to apply pyrochemical recycling technology to oxide fuels. This process uses lithium metal as a reductant to convert actinide oxides to metal in a molten lithium chloride bath. The by-product lithium oxide is dissolved into the LiCl bath to enhance the reduction.The behaviour of divalent fission product elements are important for this process because it is generally difficult to separate divalent elements from the salt and accumulated elements tend to change properties of the salt bath (e.g. melting point, viscosity etc.). Heat generation by accumulated strontium also decreases lifetime of the salt bath. In this study, behaviour of divalent elements were studied. Strontium oxide and barium oxide were completely dissolved in the lithium chloride bath and were not reduced to metal at all by addition of lithium metal. Concentration of the lithium oxide did not effect on the solubility of strontium. Europium oxide and samarium oxide were supposed to be reduced from trivalent to divalent by lithium metal. However the samarium oxide was not reduced and remained as sesqui-oxide. The europium oxide was reduced to mono-oxide. The solubility of the europium monoxide was about 17 wt. % independently of the lithium oxide concentration. The solubility of cerium was also determined. The solubility of cerium depended on lithium oxide concentration and increased 0.03 wt.% when Li2O concentration increased by 1 wt.%.

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