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不可缺少之能源[2]。根據國際原子能總署(International Atomic Energy Agency, IAEA)於 1994 年統計資料,全世界正運轉中之核能反應器共 433 座,在施工

之悼念。不過當時受原子彈創傷的日本,現在則有五十一座核電廠,不但不必 要再為能源而發動戰爭,還創造了戰後經濟奇蹟。核能提供了資源缺乏的國家 一個可靠的供電選擇,原子能之和平用途,造福了全世界人類,因此,應正視 它的價值,並充分地利用它,才能保障人類未來的永續發展[1]。

圖1-1 核能發電佔全國之發電量百分比

核能電廠核廢料之處理方式,為現今許多先進國家正積極研究之課題。一 般在處理放射性固態廢料,通常會發生以下的缺點:(A)除污效率不夠好;(B)

在處理過程當中,通常會產生大量第二級廢料;(C)處理後,溶劑與反應物會 殘留於固相廢料之中[4]。

一般處理核廢料之方式為希望減少第二級廢料產生,以及將放射性物質之 體積壓縮至最小,以適合最終且長時間儲存。放射性核廢料目前有「再處理」

及「最終處理」兩種選擇;不過,過去南韓要將核廢料送往法國或瑞典等國處 理,卻因國際核子保防限制及政治條件限制,短期內美國很難同意。我國和南 韓情況亦相同,目前尚未被允許進行核廢料再處理,以核四廠運轉一年為例,

分裂生成物。若可再回收佔97 %之鈾及鈽,則當作放射性廢料來處理僅約佔總 Plutonium-Uranium-Recovery by EXtraction ( 另一個說法為Plutonium Uranium Reduction EXtraction )之縮寫。其為利用磷酸三丁酯(TBP)於核廢料中萃取回 收鈾及鈽之一種化工過程。20 世紀 50 年代中期,該流程首先被用來提取核廢

目前,有相關文獻[10]提出利用超臨界流體(Supercritical Fluid,簡稱SF),

來取代核廢料回收Purex程序中之有機溶劑。近十餘年來,超臨界流體萃取法

(Supercritical Fluid Extraction,SFE)廣泛地發展及應用[11-13],且有相當多文 獻提出利用螯合劑結合超臨界流體之技術[14],可成功地萃取金屬,包括鹼金 族、鹼土族、過渡金屬、重金屬、鑭系金屬以及錒系金屬[15,16]。超臨界流體 萃取之特點在於萃取完成之後,超臨界流體一經洩壓即氣化與萃取物分離

[17],並將大體積中之特定物質濃縮至小型容器中,免去處理有機溶劑問題,

要具備高萃取能力,其壓力通常必須超過100 bar,有時甚至達到250 bar或更 高,表示必須使用能承受高壓之儀器裝置,於能源消耗與維護成本方面都會大 幅增加。

另外,於螯合劑選用上,傳統Purex程序所使用的螯合劑為有機磷試劑類 ( Organophosphorus Reagents ) TBP,於SF-CO2之文獻[12,13,16]中亦都利用此螯 合劑。另有文獻[10,12,13]使用其他類螯合劑,其中ß-二酮類( ß-diketones )為另 一種可用於萃取鈾金屬之螯合劑。若選用ß-diketones螯合劑,其本身必須含氟 離子[19],或是於SF-CO2中添加修飾劑(Modifier)[20,21]才能提升回收效率。

物質氟化必須透過特殊合成步驟,價格上必然會高出許多,然而,修飾劑通常 為有機醇類或烷類,此會造成萃取後溶劑分離上的問題。綜合以上所述,本實 驗之研究目標為使用液態冷媒HFC-134a以取代SF-CO2萃取。

本研究除了使用有機磷試劑TBP、TBPO、TOPO及HDEPH螯合劑,亦將 TBP結合不含氟之ß-diketones類螯合劑1-Benzoylacetone,進行固相基質鈾金屬 萃取,以測試使用液態冷媒HFC-134a之實際應用價值。

HFC-134a之偶極矩(Dipole Moment)高於CO2 ,能使用的螯合劑種類較

SF-CO2萃取過程中,若先將SF-CO2 與TBP-HNO3之試劑混合,再一同進入萃取 槽中進行萃取,可避免使用大量濃硝酸,及避免硝酸直接與核廢料接觸,降低 操作的危險性,因此,本研究亦同樣先將螯合劑與HNO3先結合,再與液態冷 媒HFC-134a一同進行固相基質萃取實驗,期望於低壓操作可得較SF-CO2更好之 萃取結果,將可大幅提升經濟環保效應與其萃取操作之安全性。

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