ウランの濃縮方法
【課題】２３５Ｕを濃縮する技術を提供する。
【解決手段】２３５Ｕと他のウラン同位体のフルオロウラネートアニオンあるいはオキソフルオロウラネートアニオンとイオン液体性カチオンから構成されるイオン液体を含む電解液を用いて電気分解を行い、２３５Ｕのフルオロウラネートアニオンあるいはオキソフルオロウラネートアニオンを濃縮することを特徴とする、２３５Ｕに富むフルオロウラネートアニオンあるいはオキソフルオロウラネートアニオンの製造方法。
【解決手段】２３５Ｕと他のウラン同位体のフルオロウラネートアニオンあるいはオキソフルオロウラネートアニオンとイオン液体性カチオンから構成されるイオン液体を含む電解液を用いて電気分解を行い、２３５Ｕのフルオロウラネートアニオンあるいはオキソフルオロウラネートアニオンを濃縮することを特徴とする、２３５Ｕに富むフルオロウラネートアニオンあるいはオキソフルオロウラネートアニオンの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２３５Ｕの濃縮方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エネルギー資源の乏しいわが国においては、エネルギー安全保障上の観点からも原子力エネルギー利用の既存技術の改良とともに、新技術を開発していくことが必要である。この国策にそって、ウラン濃縮の新技術開発は，今後長期的観点に立った開発の進め方が求められるとともに，さらに一層の経済性向上が要求されている。
【０００３】
ウラン濃縮法は電磁分離法に始まり，ガス拡散法，ノズル分離法，化学法，イオン交換法，遠心分離法，プラズマ法，レーザー法など多種多様な方法が考案，研究，開発されているが，これまで商用化されたのは平衡状態における同位体分布の差を利用する統計的分離法（ガス拡散法と遠心分離法）のみであり、特にわが国では遠心分離法のみが実用化されている。新たな分離法の一例であるレーザー法は，原子，分子の光吸収における同位体差を利用し，目的の同位体のみを分離する個別的分離法にあたり，高い分離係数が得られる方法として，レーザー発振が発見された頃から有望なウラン濃縮法として注目されてきた（特許文献１-2）。わが国では気体UF6中の235UF6をレーザーにより選択的に振動励起することによりU-F結合を切断し、235Uを固体のUF5として回収する分子レーザー法の研究が進められ、既存法に比べきわめて高い分離係数を達成している。しかしながら未だ工学実証試験に入ったばかりであり，コストが高いため商業化を判断できる段階にはない。
【特許文献１】特開平07-187679号公報
【特許文献２】特開平09-031564号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、実用的な235Uの濃縮技術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】
【０００５】
本発明者は、上記課題に鑑み検討を重ねた結果、235Uを含むウラン混合物において、235Uのフルオロウラネートを含むイオン液体とし、これを電解液に用いて電気分解を行うことで、235Uのフルオロウラネートアニオンあるいはオキソフルオロウラネートアニオンが濃縮されることを見出した。
【０００６】
本発明は、以下の235Uの濃縮方法及び235Uを含むイオン液体に関する。
項１． ２３５Ｕと他のウラン同位体のフルオロウラネートアニオンあるいはオキソフルオロウラネートアニオンとイオン液体性カチオンから構成されるイオン液体を含む電解液を用いて電気分解を行い、２３５Ｕのフルオロウラネートアニオンあるいはオキソフルオロウラネートアニオンを濃縮することを特徴とする、２３５Ｕに富むフルオロウラネートアニオンあるいはオキソフルオロウラネートアニオンの製造方法。
項２． ウラン同位体が２３５Ｕの他に２３８Ｕおよび２３４Ｕからなる群から選ばれる少なくとも１種を含み、２３５Ｕのフルオロウラネートアニオンあるいはオキソフルオロウラネートアニオンを２３８Ｕおよび２３４Ｕからなる群から選ばれる少なくとも１種のフルオロウラネートアニオンあるいはオキソフルオロウラネートアニオンから濃縮することを特徴とする、項１に記載の方法。
項３． フルオロウラネートアニオンあるいはオキソフルオロウラネートアニオンがＵＦ６−、ＵＦ７−、ＵＦ８２−、ＵＯＦ４−、ＵＯ２Ｆ２−、ＵＯＦ５−、ＵＯ２Ｆ３−、またはＵＯＦ６２−である、項１または２に記載の方法。
項４． フルオロウラネートアニオンあるいはオキソフルオロウラネートアニオンがＵＦ６−である、項１または２に記載の方法。
項５． 項１〜４のいずれかに記載の方法において得られた２３５Ｕに富むフルオロウラネートアニオンあるいはオキソフルオロウラネートアニオンについて、電気分解による２３５Ｕのフルオロウラネートアニオンあるいはオキソフルオロウラネートアニオンの濃縮工程を繰り返して、２３５Ｕの濃縮の程度をさらに高めることを特徴とする、２３５Ｕに富むフルオロウラネートアニオンあるいはオキソフルオロウラネートアニオンの製造方法。
項６． 項１〜５のいずれかに記載の方法により濃縮された２３５Ｕのフルオロウラネートアニオンあるいはオキソフルオロウラネートアニオン又はそれを含む塩を焼成することを特徴とする、２３５Ｕに富むＵＯ２の製造方法。
項７． ２３５ＵＦ６−と1-エチル-3-メチルイミダゾリウムまたは1-ブチル-3-メチルイミダゾリウムの塩からなるイオン液体。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、２３５Ｕを２３８Ｕまたは２３４Ｕのような非常に性質の似た同位体から高効率かつ実用的な方法で分離・濃縮することができる。本発明の濃縮法を２回以上必要な回数だけ濃縮することにより、２３５Ｕを必要なレベルまで高めることができる。
【０００８】
本発明によりこれらの２３５Ｕ製造プロセスに革新的な展開が期待でき、原子力産業の分野に対するインパクトも大きいものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の特徴は、フルオロウラネートアニオンあるいはオキソフルオロウラネートアニオンを含むイオン液体（図１）を応用して、電気化学的手法に基いた新しいウラン濃縮技術を提供することにある。より具体的には、本発明の方法は、フルオロウラネートアニオンあるいはオキソフルオロウラネートアニオン中のウラン原子の質量差によるイオンの泳動速度の違いを利用することにより、２３８Ｕ及び／又は２３４Ｕが共存する系において２３５Ｕを濃縮することを特徴としている。
【００１０】
本発明において分離の対象となるウランの同位体に関し、天然に存在するものは238Ｕ：99.274％、235Ｕ：0.7205％、234Ｕ：0.0056％の３種類のみである。このうちの235Ｕを濃縮して原子力発電に利用している。
【００１１】
本発明において、フルオロウラネートアニオンあるいはオキソフルオロウラネートアニオンとしては、ＵＦ６−、ＵＦ７−、ＵＦ８２−、ＵＯＦ４−、ＵＯ２Ｆ２−、ＵＯＦ５−、ＵＯ２Ｆ３−、またはＵＯＦ６２−が挙げられる。
【００１２】
これらのフルオロウラネートアニオンあるいはオキソフルオロウラネートアニオンは、以下のように公知の方法に従い製造できる。すなわち、フルオロハイドロジェネート塩（(FH)nF-塩）とウランフッ化物または酸フッ化物（UOxFy）との反応により錯塩（UOxFy+1-）を得る。本発明者らは、すでにこの方法でNb、Ta、Mo、W、Ｕのフルオロ錯体ならびにオキソフルオロ錯体のイオン液体の合成に成功しており（文献[1]〜[3] ）、同じ手法を適用することができる。
[1] K. Matsumoto, R. Hagiwara, Y. Ito, J. Fluor. Chem., 115, No. 2, 133-135 (2002).
[2] K. Matsumoto, R. Hagiwara, R. Yoshida, Y. Ito, Z. Mazej, P. Benkic, B. Zemva, O. Tamada, H. Yoshino, S. Matsubara, J. Chem. Soc., Dalton Trans., 2004, No. 1, 144-149.
[3] K. Matsumoto, R. Hagiwara, J. Fluorine Chem., 126, No. 7, 1095-1100 (2005).
Cat+(FH)nF-+ UOxFy → Cat+UOxFy+1- + nHF (1)
（X=0,1,2、Y=4〜7、ｎは1以上の整数、Cat+は以下の(Ia)〜(If)で表されるいずれかの有機オニウムイオン）
原料となるウランフッ化物（UFy、x=0）、酸化フッ化物（UOxFy、x=1,2、y=1-4）は、酸化ウランUO2のフッ素化により調製する。以下の(2)〜(4)はUF6、UF5、UF4を製造するための反応例である。
UO2 + 4HF → UF4 + 2H2O (2)
UF4 + F2 → UF6 (3)
2UF6 + CO → 2UF5 + COF2 (4)
UF5 はCat+(FH)nF-と反応させることにより、Cat+UF6−で表されるイオン液体に導くことができる。同様にUF6はCat+(FH)nF-と反応させることによりCat+UF７−で表されるイオン液体に導くことができる（ここで、ｎは1以上の整数であり、Cat+は以下の(Ia)〜(If)で表されるいずれかの有機オニウムイオンである）。
【００１３】
イオン液体は比較的かさ高い有機カチオンと有機、無機アニオンを組み合わせた、低温で液体状態を呈するイオン性物質で、一種の溶融塩であり、イオン導電性を有する。
【００１４】
フルオロウラネートアニオンあるいはオキソフルオロウラネートアニオンと組み合わせてイオン液体を形成可能なカチオン(有機オニウムイオン)として、アンモニウム、グアニジニウム、フォスフォニウム、オキソニウム、スルホニウムが例示され、好ましくはアンモニウム、グアニジニウム、フォスフォニウム、スルホニウム、より好ましくはアンモニウム、グアニジニウム、フォスフォニウム、特に好ましくはアンモニウムが挙げられる。
【００１５】
有機オニウムイオンは、１種のみを使用してもよいが、２種以上の有機オニウムイオンを組み合わせることで、さらにイオン液体の融点をさらに低下させ、さらに粘度を下げることが可能である。
【００１６】
また、イオン液体のアニオンとしては、フルオロウラネートアニオンあるいはオキソフルオロウラネートアニオンを使用するが、フルオロウラネートアニオンあるいはオキソフルオロウラネートアニオンが主成分である限り、他のアニオンを配合することもできる。
【００１７】
各有機オニウム化合物を以下に例示する：
（１）一般式（Ｉａ）または（Ｉｂ）で表されるアンモニウム
［Ｒ４−ＮＲ１Ｒ２Ｒ３］＋ (Ia)
【００１８】
【化１】
〔式（Ia）,(Ib)中、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３は、同一又は異なって、水素原子、アルキル基、ハロアルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、ポリエーテル基、置換されていてもよいアリール基、置換されていてもよいアラルキル基、アルコキシアルキル基または複素環基を示し、式（Ia）においてＲ１及びＲ２、Ｒ３とＲ４の一方又は両方は、それらが結合している窒素原子と一緒になって５〜８員環の置換されていてもよい含窒素複素環基を形成してもよい。
【００１９】
Ｒ４はアルキル基、ハロアルキル基、アルコキシ基、ポリエーテル基、置換されていてもよいアリール基、置換されていてもよいアラルキル基またはアルコキシアルキル基または揮発性有機溶媒に由来する基を示す。〕
（２）一般式（Ic）で表されるグアニジニウム
【００２０】
【化２】
（式中、Ｒ１，Ｒ２は、式（Ia）における定義と同じである。ただし、2つのＲ１，2つのＲ２は、それらが結合する窒素原子と一緒になって５〜８員環の置換されていてもよい含窒素複素環基を形成してもよい。）
（３）一般式（Id）で表されるフォスフォニウム
［Ｒ４−ＰＲ１Ｒ２Ｒ３］＋ (Id)
〔式中、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３、Ｒ４は、式（Ia）における定義と同じである。但し、Ｒ１及びＲ２、Ｒ３及びＲ４はリン原子と一緒になって５〜８員環の置換されていてもよい含リン複素環基を形成してもよい。〕
（４）一般式（Ie）で表されるオキソニウム
［Ｒ４−ＯＲ１Ｒ２］＋ (Ie)
〔式中、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ４は、式（Ia）における定義と同じである。但し、Ｒ１及びＲ２は酸素原子と一緒になって５〜８員環の置換されていてもよい含酸素複素環基を形成してもよい。〕
（５）一般式（If）で表されるスルホニウム
［Ｒ４−ＳＲ１Ｒ２］＋ (If)
〔式中、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ４は、式（Ia）における定義と同じである。但し、Ｒ１及びＲ２は硫黄原子と一緒になって５〜８員環の置換されていてもよい含硫黄複素環基を形成してもよい。〕
なお、有機オニウム化合物としては、有機オニウムカチオンと、ハロゲンイオン、硝酸イオン、硫酸イオン、リン酸イオン、過塩素酸イオン、メタンスルホン酸イオン、トルエンスルホン酸イオンなどのアニオンとの組み合わせが例示される。
【００２１】
イオン液体を製造する場合、フルオロウラネートアニオンあるいはオキソフルオロウラネートアニオン（例えば銀塩、カルシウム塩、バリウム塩）と有機オニウムイオン（例えばハロゲン化物塩、硫酸塩）の各カウンターイオンによりハロゲン化銀、硫酸バリウム、硫酸カルシウムなどの難溶性塩を形成させて除去するようにしてもよい。
【００２２】
あるいは、イオン交換によりこれらのフルオロウラネートアニオンあるいはオキソフルオロウラネートアニオンと有機オニウムイオンのＨ＋とＯＨ−の塩を形成し、これらを混合してイオン液体としてもよい。
【００２３】
アルキル基としては、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、ｓｅｃ−ブチル、イソブチル、t-ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、トリデシル、テトラデシル、ヘキサデシル、オクタデシル、エイコシルなどの炭素数１〜２０の直鎖又は分枝を有するアルキル基が挙げられる。
【００２４】
ハロアルキル基としては、上記アルキル基の水素原子の少なくとも１つがハロゲン原子（塩素、臭素、フッ素、ヨウ素）、特にフッ素原子で置換された炭素数１〜２０のハロアルキル基が挙げられる。
【００２５】
アルコキシ基としては（Ｏ−上記アルキル）構造を有する炭素数１〜２０の直鎖又は分枝を有するアルコキシ基が挙げられる。
【００２６】
アルキルチオ基としては、（Ｓ−上記アルキル）構造を有する炭素数１〜２０の直鎖又は分枝を有するアルコキシ基が挙げられる。
【００２７】
アリール基としては、フェニル基、トルイル基、キシリル基、エチルフェニル基、１，３，５−トリメチルフェニル基、ナフチル基、アントラニル基、フェナンスリル基などの炭素数６〜１４のアリール基が挙げられる。
【００２８】
アラルキル基としては、ベンジル、フェネチル、ナフチルメチルなどの炭素数７〜１５のアラルキル基が挙げられる。
【００２９】
アルコキシアルキル基のアルコキシ基及びアルキル基は前記と同様であり、直鎖又は分枝を有する炭素数１〜２０アルコキシ基で置換された直鎖又は分枝を有する炭素数１〜２０のアルキル基が挙げられ、特にメトキシメチル基(CH2OCH3)、メトキシエチル基(CH2CH2OCH3)、エトキシメチル基(CH2OCH2CH3)、エトキシエチル基(CH2CH2O CH2CH3)が例示される。
【００３０】
ポリエーテル基としては、-(CH2)n1-O-(CH2CH2O)n2-( C1-C4アルキル)、または、-(CH2)n1-O-(CH2CH(CH3)O)n2-（C1-C4アルキル）で表される基が挙げられ、n1は１〜４の整数、n2は１〜４の整数、C1-C4アルキルとしては、メチル、エチル、n-プロピル、イソプロピル、n-ブチル、イソブチル、sec-ブチル、tert-ブチルが例示される。
【００３１】
また、Ｒ１とＲ２は、これらが結合している窒素原子と一緒になって、５〜８員環、好ましくは５員環または６員環の含窒素複素環基（ピロリジニウム、ピペリジニウム、ピロリニウム、ピリジニウム等）を形成してもよい。
【００３２】
アリール基、アラルキル基の置換基としては、ハロゲン原子（Ｆ、Cl、Ｂｒ、Ｉ）、水酸基、メトキシ基、ニトロ基、アセチル基、アセチルアミノ基などが挙げられる。
前記アルキル基、アルケニル基の任意の位置のＣ−Ｃ単結合の間に−Ｏ−、−ＣＯＯ−、−ＣＯ−、を１個または複数個介在させて、エーテル、エステルまたはケトン構造としてもよい。
本発明のフルオロウラネートアニオンあるいはオキソフルオロウラネートアニオンを含むイオン液体は、電気分解の電解液として使用する。電気分解の電極は、例えばアノードとカソードに銀、銅、亜鉛、ニッケル、クロム、カドミウム、鉄、スズ、白金、リチウム、などの金属が挙げられる。電気分解の２つの電極は、同じ金属を用い、アノードから金属イオンが電解液中に溶出し、カソードにおいて該金属が析出する電気分解系が好ましく例示される。この際、当該金属イオンを、あらかじめ電解液に加えておくのが好ましい。金属塩は、アニオンの種類に応じて硝酸塩、塩酸塩、臭化水素酸塩、硫酸塩、酢酸塩、炭酸塩、フッ化水素酸塩、過塩素酸塩、フルオロホウ酸塩、フルオロリン酸塩、アミド塩、トリフラート塩などが挙げられる。
本発明の好ましい電気分解による２３５Ｕアニオンの濃縮システムの概念図を図１に示す。
【００３３】
図１に示すようにウランを中心原子とする錯アニオン（フルオロウラネートアニオンあるいはオキソフルオロウラネートアニオン）からなるイオン液体中をU字セルに入れ、一例として2本の銀電極を配置する。この際イオン液体中には銀イオンを含む塩を溶かしておく。溶かしておく金属イオンは、電極の金属に合わせることになるので、例えば電極として亜鉛板を用いた場合には、亜鉛イオンを含む塩を電解液(イオン液体)中に溶かしておくことになる。いま、電極反応として起こるのはアノードでの銀の溶出（酸化）とカソードでの銀の析出（還元）だけであるが、通電すれば他のイオンも電場により動く（電気泳動）。アニオンはアノードに向かって移動し、カチオンはカソードに向かって移動する。しかしながら重力などにより液体全体は元の方向に戻る。イオン液体のアニオンとしてUF6- を例にとると、質量数の小さい235Uが中心原子である235UF6- イオンは質量数の大きい238Uが中心原子である238UF6- イオンよりも速く動く。しかしながら重力などによる塩全体の逆方向への流れ（向流）には同位体による差はないから次第に235UF6- イオンがアノード室（アノードの近傍）に、238UF6-がカソード室（カソードの近傍）に濃縮されてくる。
【００３４】
本発明の電気分解は、高電圧かつ低電流で行うことで、質量差によるアニオン（235UF6-、238UF6-、234U）の移動速度の差を大きくし、235UF6-の分離・濃縮を行う。この際、電解槽の形状は、キャピラリーのような細長い形状(例えばキャピラリー)が、フルオロウラネートアニオンあるいはオキソフルオロウラネートアニオンのウラン同位体の分離に好適である。電解槽のイオンの移動経路が相対的に短い場合、細長い経路を確保するために複数のキャピラリーを束ねた構造物を電解槽のイオンの移動経路(2つの電極の間)に置くことで、細長い形状の電解槽と同様に同位体の分離が促進され、かつ、濃縮された同位体が濃度勾配によって移動し、濃縮の程度が低下することを抑制できる。なお、同位体の濃縮の程度は、電解液をサンプリングし、質量分析を行うことにより確認できる。
【００３５】
電気分解の温度は、０℃〜６０℃程度、好ましくは５℃〜５０℃程度、より好ましくは１０℃〜４０℃程度、さらに好ましくは１５℃〜３０℃程度、最も好ましくは室温程度の温度である。電気分解の電圧は、0Ｖ〜100ｋＶ、好ましくは10〜10ｋＶ、より好ましくは100〜1ｋＶであり、通電時間は、100〜1000時間、好ましくは200〜500時間である。時間の経過と共に、235Uのフルオロウラネートイオンと他の共存する238Uのフルオロウラネートイオンとが分離されてくる。質量数の小さいイオン（235U）は移動が早く、図1ではアノード室に濃縮され、質量数の大きいイオン（238U）は移動が遅く、図1ではカソード室に濃縮される。なお、234Uと235Uの分離では、質量数の小さいイオン（234U）は移動が早く、図1ではアノード室に濃縮され、質量数の大きいイオン（235U）は移動が遅く、図1ではカソード室に濃縮され、235Uと238Uの分離の場合と比較して235Uが異なる電極側に濃縮されることになる。
【００３６】
濃縮された各フルオロウラネートイオンは、例えばアノード室あるいはカソード室の下に設けられた取出口(図示せず)から系外に取り出される。
【００３７】
濃縮された目的の235Uのフルオロウラネートイオンは、1回のみの濃縮を行って実用化される場合もあり得るが、2回以上、必要な回数だけ電気分解を用いた濃縮プロセスを繰り返すことにより、235Uのフルオロウラネートイオンはさらに濃縮することができる。本発明の好ましい実施形態では必要な回数だけ濃縮プロセスを繰り返す。
【００３８】
このイオン液体を用いる電気泳動法による同位体分離において特徴的なことは、向流が自然に生じることである。イオン液体系の電気泳動法が水溶液系のそれに比べて優れている点は、向流操作が非常に簡単で、導電率が高いために同位体間の泳動速度差が大きくなることである。しかしながら、通常の溶融塩では高温で操作しなければならず、装置の腐食が起こりやすく、材料の制限があることなどの問題点があり、これまで実用化には至っていない。イオン液体は室温ないしそれに近い温度（例えば５０℃以下、好ましくは４０℃以下、より好ましくは３０℃以下で液体状態となり、また熱安定性を付与すれば、腐食の起こらない中低温での長時間操作が可能になり、溶融塩法の欠点がほぼ解消され、きわめて高い経済性が期待できる。本発明で用いられるイオン液体フルオロウラネートでは、ウラン錯アニオンの配位子であるフッ素原子の安定同位体が事実上質量数１９のもののみである点が、ウラン同位体の質量数に基づく同位体の分離のために重要である。
【実施例】
【００３９】
以下、本発明を実施例に基づきより詳細に説明する。
実施例１：イオン液体の製造
本実施例で製造されたイオン液体を以下に示す。
【００４０】
【化３】
上記イオン液体は、以下のようにして製造した。なお、ＵＦ６−は、235Uと238Uの両方について製造した。これは、235Uと238Uの両方を天然のウランと同様な比率で含むＵＯ２を用いて、以下の反応式に従い製造することで実施した。
UO2 + 4HF → UF4 + 2H2O (2)
UF4 + F2 → UF6 (3)
2UF6 + CO → 2UF5 + COF2 (4)
具体的な製造条件は、文献G.W. Halstead, P.G. Eller, Inornganic Syntheses (1982)、Vol. 21, pp.162-167に記載された条件と同様であった。
【００４１】
イオン液体は、1-エチル-3-メチルイミダゾリウム(EMIm)の(FH)nF塩、1-ブチル-3-メチルイミダゾリウム(BMIm)の(FH)nF塩、とＵＦ5を反応させることにより製造した。
【００４２】
得られたEMIm・UF6−及びBMIm・UF6−の物性値を以下に示す。なお、密度、粘性率、導電率は室温（25℃）での測定値である。
【００４３】
【表１】
M.W.: 分子量, Tm: 融点, Tg: ガラス転移温度, ρ: 密度, η: 粘性率, σ: イオン導電率, n.d.: 検出されず
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】イオン液体ウラン化合物を用いた同位体分離の原理図
【図２】EMIm・UF6−のサイクリックボルタングラムを示す。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２３５Ｕの濃縮方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エネルギー資源の乏しいわが国においては、エネルギー安全保障上の観点からも原子力エネルギー利用の既存技術の改良とともに、新技術を開発していくことが必要である。この国策にそって、ウラン濃縮の新技術開発は，今後長期的観点に立った開発の進め方が求められるとともに，さらに一層の経済性向上が要求されている。
【０００３】
ウラン濃縮法は電磁分離法に始まり，ガス拡散法，ノズル分離法，化学法，イオン交換法，遠心分離法，プラズマ法，レーザー法など多種多様な方法が考案，研究，開発されているが，これまで商用化されたのは平衡状態における同位体分布の差を利用する統計的分離法（ガス拡散法と遠心分離法）のみであり、特にわが国では遠心分離法のみが実用化されている。新たな分離法の一例であるレーザー法は，原子，分子の光吸収における同位体差を利用し，目的の同位体のみを分離する個別的分離法にあたり，高い分離係数が得られる方法として，レーザー発振が発見された頃から有望なウラン濃縮法として注目されてきた（特許文献１-2）。わが国では気体UF6中の235UF6をレーザーにより選択的に振動励起することによりU-F結合を切断し、235Uを固体のUF5として回収する分子レーザー法の研究が進められ、既存法に比べきわめて高い分離係数を達成している。しかしながら未だ工学実証試験に入ったばかりであり，コストが高いため商業化を判断できる段階にはない。
【特許文献１】特開平07-187679号公報
【特許文献２】特開平09-031564号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、実用的な235Uの濃縮技術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】
【０００５】
本発明者は、上記課題に鑑み検討を重ねた結果、235Uを含むウラン混合物において、235Uのフルオロウラネートを含むイオン液体とし、これを電解液に用いて電気分解を行うことで、235Uのフルオロウラネートアニオンあるいはオキソフルオロウラネートアニオンが濃縮されることを見出した。
【０００６】
本発明は、以下の235Uの濃縮方法及び235Uを含むイオン液体に関する。
項１． ２３５Ｕと他のウラン同位体のフルオロウラネートアニオンあるいはオキソフルオロウラネートアニオンとイオン液体性カチオンから構成されるイオン液体を含む電解液を用いて電気分解を行い、２３５Ｕのフルオロウラネートアニオンあるいはオキソフルオロウラネートアニオンを濃縮することを特徴とする、２３５Ｕに富むフルオロウラネートアニオンあるいはオキソフルオロウラネートアニオンの製造方法。
項２． ウラン同位体が２３５Ｕの他に２３８Ｕおよび２３４Ｕからなる群から選ばれる少なくとも１種を含み、２３５Ｕのフルオロウラネートアニオンあるいはオキソフルオロウラネートアニオンを２３８Ｕおよび２３４Ｕからなる群から選ばれる少なくとも１種のフルオロウラネートアニオンあるいはオキソフルオロウラネートアニオンから濃縮することを特徴とする、項１に記載の方法。
項３． フルオロウラネートアニオンあるいはオキソフルオロウラネートアニオンがＵＦ６−、ＵＦ７−、ＵＦ８２−、ＵＯＦ４−、ＵＯ２Ｆ２−、ＵＯＦ５−、ＵＯ２Ｆ３−、またはＵＯＦ６２−である、項１または２に記載の方法。
項４． フルオロウラネートアニオンあるいはオキソフルオロウラネートアニオンがＵＦ６−である、項１または２に記載の方法。
項５． 項１〜４のいずれかに記載の方法において得られた２３５Ｕに富むフルオロウラネートアニオンあるいはオキソフルオロウラネートアニオンについて、電気分解による２３５Ｕのフルオロウラネートアニオンあるいはオキソフルオロウラネートアニオンの濃縮工程を繰り返して、２３５Ｕの濃縮の程度をさらに高めることを特徴とする、２３５Ｕに富むフルオロウラネートアニオンあるいはオキソフルオロウラネートアニオンの製造方法。
項６． 項１〜５のいずれかに記載の方法により濃縮された２３５Ｕのフルオロウラネートアニオンあるいはオキソフルオロウラネートアニオン又はそれを含む塩を焼成することを特徴とする、２３５Ｕに富むＵＯ２の製造方法。
項７． ２３５ＵＦ６−と1-エチル-3-メチルイミダゾリウムまたは1-ブチル-3-メチルイミダゾリウムの塩からなるイオン液体。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、２３５Ｕを２３８Ｕまたは２３４Ｕのような非常に性質の似た同位体から高効率かつ実用的な方法で分離・濃縮することができる。本発明の濃縮法を２回以上必要な回数だけ濃縮することにより、２３５Ｕを必要なレベルまで高めることができる。
【０００８】
本発明によりこれらの２３５Ｕ製造プロセスに革新的な展開が期待でき、原子力産業の分野に対するインパクトも大きいものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の特徴は、フルオロウラネートアニオンあるいはオキソフルオロウラネートアニオンを含むイオン液体（図１）を応用して、電気化学的手法に基いた新しいウラン濃縮技術を提供することにある。より具体的には、本発明の方法は、フルオロウラネートアニオンあるいはオキソフルオロウラネートアニオン中のウラン原子の質量差によるイオンの泳動速度の違いを利用することにより、２３８Ｕ及び／又は２３４Ｕが共存する系において２３５Ｕを濃縮することを特徴としている。
【００１０】
本発明において分離の対象となるウランの同位体に関し、天然に存在するものは238Ｕ：99.274％、235Ｕ：0.7205％、234Ｕ：0.0056％の３種類のみである。このうちの235Ｕを濃縮して原子力発電に利用している。
【００１１】
本発明において、フルオロウラネートアニオンあるいはオキソフルオロウラネートアニオンとしては、ＵＦ６−、ＵＦ７−、ＵＦ８２−、ＵＯＦ４−、ＵＯ２Ｆ２−、ＵＯＦ５−、ＵＯ２Ｆ３−、またはＵＯＦ６２−が挙げられる。
【００１２】
これらのフルオロウラネートアニオンあるいはオキソフルオロウラネートアニオンは、以下のように公知の方法に従い製造できる。すなわち、フルオロハイドロジェネート塩（(FH)nF-塩）とウランフッ化物または酸フッ化物（UOxFy）との反応により錯塩（UOxFy+1-）を得る。本発明者らは、すでにこの方法でNb、Ta、Mo、W、Ｕのフルオロ錯体ならびにオキソフルオロ錯体のイオン液体の合成に成功しており（文献[1]〜[3] ）、同じ手法を適用することができる。
[1] K. Matsumoto, R. Hagiwara, Y. Ito, J. Fluor. Chem., 115, No. 2, 133-135 (2002).
[2] K. Matsumoto, R. Hagiwara, R. Yoshida, Y. Ito, Z. Mazej, P. Benkic, B. Zemva, O. Tamada, H. Yoshino, S. Matsubara, J. Chem. Soc., Dalton Trans., 2004, No. 1, 144-149.
[3] K. Matsumoto, R. Hagiwara, J. Fluorine Chem., 126, No. 7, 1095-1100 (2005).
Cat+(FH)nF-+ UOxFy → Cat+UOxFy+1- + nHF (1)
（X=0,1,2、Y=4〜7、ｎは1以上の整数、Cat+は以下の(Ia)〜(If)で表されるいずれかの有機オニウムイオン）
原料となるウランフッ化物（UFy、x=0）、酸化フッ化物（UOxFy、x=1,2、y=1-4）は、酸化ウランUO2のフッ素化により調製する。以下の(2)〜(4)はUF6、UF5、UF4を製造するための反応例である。
UO2 + 4HF → UF4 + 2H2O (2)
UF4 + F2 → UF6 (3)
2UF6 + CO → 2UF5 + COF2 (4)
UF5 はCat+(FH)nF-と反応させることにより、Cat+UF6−で表されるイオン液体に導くことができる。同様にUF6はCat+(FH)nF-と反応させることによりCat+UF７−で表されるイオン液体に導くことができる（ここで、ｎは1以上の整数であり、Cat+は以下の(Ia)〜(If)で表されるいずれかの有機オニウムイオンである）。
【００１３】
イオン液体は比較的かさ高い有機カチオンと有機、無機アニオンを組み合わせた、低温で液体状態を呈するイオン性物質で、一種の溶融塩であり、イオン導電性を有する。
【００１４】
フルオロウラネートアニオンあるいはオキソフルオロウラネートアニオンと組み合わせてイオン液体を形成可能なカチオン(有機オニウムイオン)として、アンモニウム、グアニジニウム、フォスフォニウム、オキソニウム、スルホニウムが例示され、好ましくはアンモニウム、グアニジニウム、フォスフォニウム、スルホニウム、より好ましくはアンモニウム、グアニジニウム、フォスフォニウム、特に好ましくはアンモニウムが挙げられる。
【００１５】
有機オニウムイオンは、１種のみを使用してもよいが、２種以上の有機オニウムイオンを組み合わせることで、さらにイオン液体の融点をさらに低下させ、さらに粘度を下げることが可能である。
【００１６】
また、イオン液体のアニオンとしては、フルオロウラネートアニオンあるいはオキソフルオロウラネートアニオンを使用するが、フルオロウラネートアニオンあるいはオキソフルオロウラネートアニオンが主成分である限り、他のアニオンを配合することもできる。
【００１７】
各有機オニウム化合物を以下に例示する：
（１）一般式（Ｉａ）または（Ｉｂ）で表されるアンモニウム
［Ｒ４−ＮＲ１Ｒ２Ｒ３］＋ (Ia)
【００１８】
【化１】
〔式（Ia）,(Ib)中、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３は、同一又は異なって、水素原子、アルキル基、ハロアルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、ポリエーテル基、置換されていてもよいアリール基、置換されていてもよいアラルキル基、アルコキシアルキル基または複素環基を示し、式（Ia）においてＲ１及びＲ２、Ｒ３とＲ４の一方又は両方は、それらが結合している窒素原子と一緒になって５〜８員環の置換されていてもよい含窒素複素環基を形成してもよい。
【００１９】
Ｒ４はアルキル基、ハロアルキル基、アルコキシ基、ポリエーテル基、置換されていてもよいアリール基、置換されていてもよいアラルキル基またはアルコキシアルキル基または揮発性有機溶媒に由来する基を示す。〕
（２）一般式（Ic）で表されるグアニジニウム
【００２０】
【化２】
（式中、Ｒ１，Ｒ２は、式（Ia）における定義と同じである。ただし、2つのＲ１，2つのＲ２は、それらが結合する窒素原子と一緒になって５〜８員環の置換されていてもよい含窒素複素環基を形成してもよい。）
（３）一般式（Id）で表されるフォスフォニウム
［Ｒ４−ＰＲ１Ｒ２Ｒ３］＋ (Id)
〔式中、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３、Ｒ４は、式（Ia）における定義と同じである。但し、Ｒ１及びＲ２、Ｒ３及びＲ４はリン原子と一緒になって５〜８員環の置換されていてもよい含リン複素環基を形成してもよい。〕
（４）一般式（Ie）で表されるオキソニウム
［Ｒ４−ＯＲ１Ｒ２］＋ (Ie)
〔式中、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ４は、式（Ia）における定義と同じである。但し、Ｒ１及びＲ２は酸素原子と一緒になって５〜８員環の置換されていてもよい含酸素複素環基を形成してもよい。〕
（５）一般式（If）で表されるスルホニウム
［Ｒ４−ＳＲ１Ｒ２］＋ (If)
〔式中、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ４は、式（Ia）における定義と同じである。但し、Ｒ１及びＲ２は硫黄原子と一緒になって５〜８員環の置換されていてもよい含硫黄複素環基を形成してもよい。〕
なお、有機オニウム化合物としては、有機オニウムカチオンと、ハロゲンイオン、硝酸イオン、硫酸イオン、リン酸イオン、過塩素酸イオン、メタンスルホン酸イオン、トルエンスルホン酸イオンなどのアニオンとの組み合わせが例示される。
【００２１】
イオン液体を製造する場合、フルオロウラネートアニオンあるいはオキソフルオロウラネートアニオン（例えば銀塩、カルシウム塩、バリウム塩）と有機オニウムイオン（例えばハロゲン化物塩、硫酸塩）の各カウンターイオンによりハロゲン化銀、硫酸バリウム、硫酸カルシウムなどの難溶性塩を形成させて除去するようにしてもよい。
【００２２】
あるいは、イオン交換によりこれらのフルオロウラネートアニオンあるいはオキソフルオロウラネートアニオンと有機オニウムイオンのＨ＋とＯＨ−の塩を形成し、これらを混合してイオン液体としてもよい。
【００２３】
アルキル基としては、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、ｓｅｃ−ブチル、イソブチル、t-ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、トリデシル、テトラデシル、ヘキサデシル、オクタデシル、エイコシルなどの炭素数１〜２０の直鎖又は分枝を有するアルキル基が挙げられる。
【００２４】
ハロアルキル基としては、上記アルキル基の水素原子の少なくとも１つがハロゲン原子（塩素、臭素、フッ素、ヨウ素）、特にフッ素原子で置換された炭素数１〜２０のハロアルキル基が挙げられる。
【００２５】
アルコキシ基としては（Ｏ−上記アルキル）構造を有する炭素数１〜２０の直鎖又は分枝を有するアルコキシ基が挙げられる。
【００２６】
アルキルチオ基としては、（Ｓ−上記アルキル）構造を有する炭素数１〜２０の直鎖又は分枝を有するアルコキシ基が挙げられる。
【００２７】
アリール基としては、フェニル基、トルイル基、キシリル基、エチルフェニル基、１，３，５−トリメチルフェニル基、ナフチル基、アントラニル基、フェナンスリル基などの炭素数６〜１４のアリール基が挙げられる。
【００２８】
アラルキル基としては、ベンジル、フェネチル、ナフチルメチルなどの炭素数７〜１５のアラルキル基が挙げられる。
【００２９】
アルコキシアルキル基のアルコキシ基及びアルキル基は前記と同様であり、直鎖又は分枝を有する炭素数１〜２０アルコキシ基で置換された直鎖又は分枝を有する炭素数１〜２０のアルキル基が挙げられ、特にメトキシメチル基(CH2OCH3)、メトキシエチル基(CH2CH2OCH3)、エトキシメチル基(CH2OCH2CH3)、エトキシエチル基(CH2CH2O CH2CH3)が例示される。
【００３０】
ポリエーテル基としては、-(CH2)n1-O-(CH2CH2O)n2-( C1-C4アルキル)、または、-(CH2)n1-O-(CH2CH(CH3)O)n2-（C1-C4アルキル）で表される基が挙げられ、n1は１〜４の整数、n2は１〜４の整数、C1-C4アルキルとしては、メチル、エチル、n-プロピル、イソプロピル、n-ブチル、イソブチル、sec-ブチル、tert-ブチルが例示される。
【００３１】
また、Ｒ１とＲ２は、これらが結合している窒素原子と一緒になって、５〜８員環、好ましくは５員環または６員環の含窒素複素環基（ピロリジニウム、ピペリジニウム、ピロリニウム、ピリジニウム等）を形成してもよい。
【００３２】
アリール基、アラルキル基の置換基としては、ハロゲン原子（Ｆ、Cl、Ｂｒ、Ｉ）、水酸基、メトキシ基、ニトロ基、アセチル基、アセチルアミノ基などが挙げられる。
前記アルキル基、アルケニル基の任意の位置のＣ−Ｃ単結合の間に−Ｏ−、−ＣＯＯ−、−ＣＯ−、を１個または複数個介在させて、エーテル、エステルまたはケトン構造としてもよい。
本発明のフルオロウラネートアニオンあるいはオキソフルオロウラネートアニオンを含むイオン液体は、電気分解の電解液として使用する。電気分解の電極は、例えばアノードとカソードに銀、銅、亜鉛、ニッケル、クロム、カドミウム、鉄、スズ、白金、リチウム、などの金属が挙げられる。電気分解の２つの電極は、同じ金属を用い、アノードから金属イオンが電解液中に溶出し、カソードにおいて該金属が析出する電気分解系が好ましく例示される。この際、当該金属イオンを、あらかじめ電解液に加えておくのが好ましい。金属塩は、アニオンの種類に応じて硝酸塩、塩酸塩、臭化水素酸塩、硫酸塩、酢酸塩、炭酸塩、フッ化水素酸塩、過塩素酸塩、フルオロホウ酸塩、フルオロリン酸塩、アミド塩、トリフラート塩などが挙げられる。
本発明の好ましい電気分解による２３５Ｕアニオンの濃縮システムの概念図を図１に示す。
【００３３】
図１に示すようにウランを中心原子とする錯アニオン（フルオロウラネートアニオンあるいはオキソフルオロウラネートアニオン）からなるイオン液体中をU字セルに入れ、一例として2本の銀電極を配置する。この際イオン液体中には銀イオンを含む塩を溶かしておく。溶かしておく金属イオンは、電極の金属に合わせることになるので、例えば電極として亜鉛板を用いた場合には、亜鉛イオンを含む塩を電解液(イオン液体)中に溶かしておくことになる。いま、電極反応として起こるのはアノードでの銀の溶出（酸化）とカソードでの銀の析出（還元）だけであるが、通電すれば他のイオンも電場により動く（電気泳動）。アニオンはアノードに向かって移動し、カチオンはカソードに向かって移動する。しかしながら重力などにより液体全体は元の方向に戻る。イオン液体のアニオンとしてUF6- を例にとると、質量数の小さい235Uが中心原子である235UF6- イオンは質量数の大きい238Uが中心原子である238UF6- イオンよりも速く動く。しかしながら重力などによる塩全体の逆方向への流れ（向流）には同位体による差はないから次第に235UF6- イオンがアノード室（アノードの近傍）に、238UF6-がカソード室（カソードの近傍）に濃縮されてくる。
【００３４】
本発明の電気分解は、高電圧かつ低電流で行うことで、質量差によるアニオン（235UF6-、238UF6-、234U）の移動速度の差を大きくし、235UF6-の分離・濃縮を行う。この際、電解槽の形状は、キャピラリーのような細長い形状(例えばキャピラリー)が、フルオロウラネートアニオンあるいはオキソフルオロウラネートアニオンのウラン同位体の分離に好適である。電解槽のイオンの移動経路が相対的に短い場合、細長い経路を確保するために複数のキャピラリーを束ねた構造物を電解槽のイオンの移動経路(2つの電極の間)に置くことで、細長い形状の電解槽と同様に同位体の分離が促進され、かつ、濃縮された同位体が濃度勾配によって移動し、濃縮の程度が低下することを抑制できる。なお、同位体の濃縮の程度は、電解液をサンプリングし、質量分析を行うことにより確認できる。
【００３５】
電気分解の温度は、０℃〜６０℃程度、好ましくは５℃〜５０℃程度、より好ましくは１０℃〜４０℃程度、さらに好ましくは１５℃〜３０℃程度、最も好ましくは室温程度の温度である。電気分解の電圧は、0Ｖ〜100ｋＶ、好ましくは10〜10ｋＶ、より好ましくは100〜1ｋＶであり、通電時間は、100〜1000時間、好ましくは200〜500時間である。時間の経過と共に、235Uのフルオロウラネートイオンと他の共存する238Uのフルオロウラネートイオンとが分離されてくる。質量数の小さいイオン（235U）は移動が早く、図1ではアノード室に濃縮され、質量数の大きいイオン（238U）は移動が遅く、図1ではカソード室に濃縮される。なお、234Uと235Uの分離では、質量数の小さいイオン（234U）は移動が早く、図1ではアノード室に濃縮され、質量数の大きいイオン（235U）は移動が遅く、図1ではカソード室に濃縮され、235Uと238Uの分離の場合と比較して235Uが異なる電極側に濃縮されることになる。
【００３６】
濃縮された各フルオロウラネートイオンは、例えばアノード室あるいはカソード室の下に設けられた取出口(図示せず)から系外に取り出される。
【００３７】
濃縮された目的の235Uのフルオロウラネートイオンは、1回のみの濃縮を行って実用化される場合もあり得るが、2回以上、必要な回数だけ電気分解を用いた濃縮プロセスを繰り返すことにより、235Uのフルオロウラネートイオンはさらに濃縮することができる。本発明の好ましい実施形態では必要な回数だけ濃縮プロセスを繰り返す。
【００３８】
このイオン液体を用いる電気泳動法による同位体分離において特徴的なことは、向流が自然に生じることである。イオン液体系の電気泳動法が水溶液系のそれに比べて優れている点は、向流操作が非常に簡単で、導電率が高いために同位体間の泳動速度差が大きくなることである。しかしながら、通常の溶融塩では高温で操作しなければならず、装置の腐食が起こりやすく、材料の制限があることなどの問題点があり、これまで実用化には至っていない。イオン液体は室温ないしそれに近い温度（例えば５０℃以下、好ましくは４０℃以下、より好ましくは３０℃以下で液体状態となり、また熱安定性を付与すれば、腐食の起こらない中低温での長時間操作が可能になり、溶融塩法の欠点がほぼ解消され、きわめて高い経済性が期待できる。本発明で用いられるイオン液体フルオロウラネートでは、ウラン錯アニオンの配位子であるフッ素原子の安定同位体が事実上質量数１９のもののみである点が、ウラン同位体の質量数に基づく同位体の分離のために重要である。
【実施例】
【００３９】
以下、本発明を実施例に基づきより詳細に説明する。
実施例１：イオン液体の製造
本実施例で製造されたイオン液体を以下に示す。
【００４０】
【化３】
上記イオン液体は、以下のようにして製造した。なお、ＵＦ６−は、235Uと238Uの両方について製造した。これは、235Uと238Uの両方を天然のウランと同様な比率で含むＵＯ２を用いて、以下の反応式に従い製造することで実施した。
UO2 + 4HF → UF4 + 2H2O (2)
UF4 + F2 → UF6 (3)
2UF6 + CO → 2UF5 + COF2 (4)
具体的な製造条件は、文献G.W. Halstead, P.G. Eller, Inornganic Syntheses (1982)、Vol. 21, pp.162-167に記載された条件と同様であった。
【００４１】
イオン液体は、1-エチル-3-メチルイミダゾリウム(EMIm)の(FH)nF塩、1-ブチル-3-メチルイミダゾリウム(BMIm)の(FH)nF塩、とＵＦ5を反応させることにより製造した。
【００４２】
得られたEMIm・UF6−及びBMIm・UF6−の物性値を以下に示す。なお、密度、粘性率、導電率は室温（25℃）での測定値である。
【００４３】
【表１】
M.W.: 分子量, Tm: 融点, Tg: ガラス転移温度, ρ: 密度, η: 粘性率, σ: イオン導電率, n.d.: 検出されず
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】イオン液体ウラン化合物を用いた同位体分離の原理図
【図２】EMIm・UF6−のサイクリックボルタングラムを示す。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２３５Ｕと他のウラン同位体のフルオロウラネートアニオンあるいはオキソフルオロウラネートアニオンとイオン液体性カチオンから構成されるイオン液体を含む電解液を用いて電気分解を行い、２３５Ｕのフルオロウラネートアニオンあるいはオキソフルオロウラネートアニオンを濃縮することを特徴とする、２３５Ｕに富むフルオロウラネートアニオンあるいはオキソフルオロウラネートアニオンの製造方法。
【請求項２】
ウラン同位体が２３５Ｕの他に２３８Ｕおよび２３４Ｕからなる群から選ばれる少なくとも１種を含み、２３５Ｕのフルオロウラネートアニオンあるいはオキソフルオロウラネートアニオンを２３８Ｕおよび２３４Ｕからなる群から選ばれる少なくとも１種のフルオロウラネートアニオンあるいはオキソフルオロウラネートアニオンから濃縮することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
フルオロウラネートアニオンあるいはオキソフルオロウラネートアニオンがＵＦ６−、ＵＦ７−、ＵＦ８２−、ＵＯＦ４−、ＵＯ２Ｆ２−、ＵＯＦ５−、ＵＯ２Ｆ３−、またはＵＯＦ６２−である、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
フルオロウラネートアニオンがＵＦ６−である、請求項１または２に記載の方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の方法において得られた２３５Ｕに富むフルオロウラネートアニオンあるいはオキソフルオロウラネートアニオンについて、電気分解による２３５Ｕのフルオロウラネートアニオンあるいはオキソフルオロウラネートアニオンの濃縮工程を繰り返して、２３５Ｕの濃縮の程度をさらに高めることを特徴とする、２３５Ｕに富むフルオロウラネートアニオンあるいはオキソフルオロウラネートアニオンの製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の方法により濃縮された２３５Ｕのフルオロウラネートアニオンあるいはオキソフルオロウラネートアニオン又はそれを含む塩を焼成することを特徴とする、２３５Ｕに富むＵＯ２の製造方法。
【請求項７】
２３５ＵＦ６−と1-エチル-3-メチルイミダゾリウムまたは1-ブチル-3-メチルイミダゾリウムの塩からなるイオン液体。
【請求項１】
２３５Ｕと他のウラン同位体のフルオロウラネートアニオンあるいはオキソフルオロウラネートアニオンとイオン液体性カチオンから構成されるイオン液体を含む電解液を用いて電気分解を行い、２３５Ｕのフルオロウラネートアニオンあるいはオキソフルオロウラネートアニオンを濃縮することを特徴とする、２３５Ｕに富むフルオロウラネートアニオンあるいはオキソフルオロウラネートアニオンの製造方法。
【請求項２】
ウラン同位体が２３５Ｕの他に２３８Ｕおよび２３４Ｕからなる群から選ばれる少なくとも１種を含み、２３５Ｕのフルオロウラネートアニオンあるいはオキソフルオロウラネートアニオンを２３８Ｕおよび２３４Ｕからなる群から選ばれる少なくとも１種のフルオロウラネートアニオンあるいはオキソフルオロウラネートアニオンから濃縮することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
フルオロウラネートアニオンあるいはオキソフルオロウラネートアニオンがＵＦ６−、ＵＦ７−、ＵＦ８２−、ＵＯＦ４−、ＵＯ２Ｆ２−、ＵＯＦ５−、ＵＯ２Ｆ３−、またはＵＯＦ６２−である、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
フルオロウラネートアニオンがＵＦ６−である、請求項１または２に記載の方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の方法において得られた２３５Ｕに富むフルオロウラネートアニオンあるいはオキソフルオロウラネートアニオンについて、電気分解による２３５Ｕのフルオロウラネートアニオンあるいはオキソフルオロウラネートアニオンの濃縮工程を繰り返して、２３５Ｕの濃縮の程度をさらに高めることを特徴とする、２３５Ｕに富むフルオロウラネートアニオンあるいはオキソフルオロウラネートアニオンの製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の方法により濃縮された２３５Ｕのフルオロウラネートアニオンあるいはオキソフルオロウラネートアニオン又はそれを含む塩を焼成することを特徴とする、２３５Ｕに富むＵＯ２の製造方法。
【請求項７】
２３５ＵＦ６−と1-エチル-3-メチルイミダゾリウムまたは1-ブチル-3-メチルイミダゾリウムの塩からなるイオン液体。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１０−１５００８９（Ｐ２０１０−１５００８９Ａ）
【公開日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３３１０５５（Ｐ２００８−３３１０５５）
【出願日】平成２０年１２月２５日（２００８．１２．２５）
【出願人】（５０４１３２２７２）国立大学法人京都大学 (1,269)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月２５日（２００８．１２．２５）
【出願人】（５０４１３２２７２）国立大学法人京都大学 (1,269)
【Ｆターム（参考）】
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