AT228750B - Verfahren zur Konzentrierung und Reinigung von Plutoniumsalzlösungen - Google Patents

Description

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   Verfahren zur Konzentrierung und Reinigung von   Plutoniumsalzlösungen   
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Uran und Plutoniumschen   0,   25 und 0, 95, vorzugsweise zwischen 0,90 und 0, 95, beträgt. 



   Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wird die bei der Rückextraktion des Plutoniums aus der organischen Phase erhaltene wässerige Phase mit einem tertiären, in einem nicht mit Wasser mischbaren organischen Lösungsmittel gelösten Amin gewaschen. 

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   Aus der USA-Patentschrift Nr. 2,924, 506 ist es zwar schon bekannt, salpetersaure Lösungen, die vier- wertiges Plutonium neben   z. B.   radioaktiven Isotopen von Zr und Nb enthalten, mit wasserunlöslichen
Alkylphosphaten zu extrahieren. Es finden sich dort auch Angaben, dass aus der so gewonnenen, Plutonium in vierwertiger Form enthaltenden Alkylphosphatlösung mit z. B. 0, 1 n wässeriger    HNO,   nur sehr wenig, mit 0,2 n wässeriger   HSO   aber fast alles   Plutonium-unverändert   in vierwertiger   Form - rückextrahiert   werden kann. 



   Diese Art der Verfahrensführung setzt aber voraus, dass aus den zur Aufarbeitung gelangenden Lösun- .gen das Uran zuvor quantitativ entfernt worden ist, denn durch die Extraktion allein ist eine scharfe Tren- nung des Plutoniums vom Uran nicht möglich. 



   Das Verfahren gemäss der vorliegenden Erfindung schafft demgegenüber den grossen Vorteil, dass nicht nur das vorhandene Uran nicht abgeschieden zu werden braucht, sondern dass sogar ein zehnfacher Über- schuss desselben die trennsaubere Durchführbarkeit des erfindungsgemässen Verfahrens nicht beeinträchtigt. 



   In der erfindungsgemäss als Rückextraktionslösung zur Anwendung gelangenden Mischung von Schwefel- und Salpetersäure hängt das Mengenverhältnis der Komponenten von dem Verhältnis der jeweiligen Kon- zentrationen des Plutoniums in der wässerigen Rück-Extraktionsphase und der organischen Phase, aus der das Plutonium extrahiert wird sowie von der Konzentration des Plutoniums in der wässerigen Phase nach der Rück-Extraktion ab. Ein drittes Lösungsmittel kann mit Vorteil sowohl zu der organischen, zu extra- hierenden Phase als auch zu der organischen Waschphase hinzugegeben werden. 



   Im folgenden werden einige Durchführungsbeispiele des erfindungsgemässen Verfahrens beschrieben, bei denen die Extraktion des Plutoniums aus wässerigen Lösungen bestrahlter Kernbrennstoffe bei normaler
Umgebungstemperatur vorgenommen wird. Diese Beispiele sollen die Erfindung in keiner Weise einschrän- ken ; die in   diesen Beispielen beschriebenen Massnahmen   sind als Teile der erfindungsgemässen Offenbarung anzusehen, wobei es selbstverständlich ist, dass sämtliche äquivalente Massnahmen angewendet werden können, ohne den Rahmen der Erfindung zu überschreiten. 



   Beispiel 1: Die wässerige Ausgangslösung der   bestrahlten Kernbrennstoffe   enthält 0, 2 g Plutonium je 1 ; ihre Zusammensetzung ist 
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<tb> 
<tb> u <SEP> = <SEP> 2 <SEP> g/l
<tb> Pu <SEP> = <SEP> 0, <SEP> 2 <SEP> g/l <SEP> 
<tb> HNOg <SEP> = <SEP> 1 <SEP> m
<tb> HAN02 <SEP> = <SEP> 0, <SEP> 03 <SEP> m <SEP> 
<tb> 
 
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 EMI2.3 
 
<tb> 
<tb> Nitrat <SEP> des <SEP> Trilaury1amins...... <SEP> 10 <SEP> Volez
<tb> n-Octanol- <SEP> (2) <SEP> ............. <SEP> 2 <SEP> Vol.-%
<tb> n-Dodecan <SEP> ................. <SEP> 88 <SEP> Vol.-%
<tb> 
 a) Extraktion bzw. Überführen des Plutoniums in die organische Phase. 



   Man arbeitet in einer   Misch-und Dekantiervorrichtung,   die insgesamt 13 "theoretische" Stufen hat, von denen jedoch fünf für das Waschen der organischen Phase durch eine wässerige 0,5 n-Salpetersäurelösung bestimmt sind. 
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 Man verwendet eine wässerige Rück-Extraktionslösung der folgenden Zusammensetzung : 
 EMI2.7 
 
<tb> 
<tb> HSO <SEP> = <SEP> l <SEP> m <SEP> 
<tb> HNOS <SEP> = <SEP> 0, <SEP> 07 <SEP> m <SEP> 
<tb> 
 

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Man arbeitet in   einerMisch-und Dekantiervorrichtung,   die neun theoretische Stufen hat, von denen zwei für das Waschen der wässerigen Phase durch eine organische Lösung der folgenden Zusammensetzung bestimmt sind : 
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<tb> 
<tb> Trilaurylamin <SEP> ........ <SEP> 10 <SEP> Vol.-%
<tb> ;

   <SEP> n-Octanol-(2) <SEP> ........ <SEP> 2 <SEP> Vol.-%
<tb> n-Dodecan....... <SEP> 88 <SEP> Vol.-lo
<tb> 
 
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 EMI3.3 
 
 EMI3.4 
    :einerAnfangslösung, die 0, 2 g   Plutonium je 1 enthält, gewinnt man also schliesslich eine Lösung mit 20 g Plutonium je 1. 



   Die Gewinnung des Plutoniums erfolgt mit einer Ausbeute von 99,   8%.   Der Urangehalt des gewonnenen Plutoniums ist 100 ppm und der Reinigungsfaktor, bezogen auf Zirkon und Niob, ist grösser als 104. 



  Dieser Reinigungsfaktor ist das Verhältnis zwischen den Gesamtmengen an Zirkon und Niob in dem Plutonium vor und nach der Rück-Extraktion. 



     Beispiel 2 :   Die wässerige Ausgangslösung enthält 5 g Plutonium je 1. Ihre Zusammensetzung ist : 
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<tb> 
<tb> u <SEP> = <SEP> 40 <SEP> g/l
<tb> Pu <SEP> = <SEP> 5 <SEP> g/l <SEP> 
<tb> HNOS <SEP> = <SEP> 2 <SEP> m
<tb> HN02 <SEP> = <SEP> 0, <SEP> 03m <SEP> 
<tb> 
 
Diese Lösung enthält ausserdem Spaltprodukte, wie Zirkon und Niob. Die organische Phase, wie sie für die Extraktion verwendet wird, besteht aus : 
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<tb> 
<tb> Nitrat <SEP> des <SEP> Trilaurylamins <SEP> .......... <SEP> 10 <SEP> Vol.-%
<tb> n-Octanol- <SEP> (2) <SEP> ........... <SEP> 3 <SEP> Vol.-%
<tb> n-Dodecan <SEP> .............. <SEP> 87 <SEP> Vol.-%
<tb> 
 a) Extraktion des Plutoniums bzw. Überführen in die organische Phase. 



  Man arbeitet in einer Misch-Dekantiervorrichtung mit zwölf theoretischen Stufen, von denen vier 
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 b) Rück-Extraktion des Plutoniums bzw.   Überführen in   die wässerige Phase. 



  Man verwendet für die Rück-Extraktion eine wässerige Lösung der folgenden Zusammensetzung : 
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<tb> 
<tb> HSO <SEP> = <SEP> l <SEP> m
<tb> HNOg <SEP> = <SEP> 0, <SEP> 07 <SEP> m <SEP> 
<tb> 
 
 EMI3.10 
 

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 EMI4.1 
 
<tb> 
<tb> Dekantiervorrichtung,Trilaurylamin....... <SEP> 10 <SEP> Volez
<tb> n-Octanol- <SEP> (2)....... <SEP> 3 <SEP> Vol.n-Dodecan........ <SEP> 87 <SEP> Volez
<tb> 
 
 EMI4.2 
 
 EMI4.3 
 
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 die anfänglich 5 g Plutonium je   l   enthielt, erhält man somit schliesslich eine Lösung mit 25 g Plutonium je l. Die Ausbeute an Plutonium erreicht einen Wert von 99,   98%,   bezogen auf das eingesetzte Plutonium. 



   Der   schliessliche Urangehalt   des Plutoniums ist 3000 ppm und der Reinigungsfaktor, bezogen auf Zirkon und Niob, ist höher als 104. 



   Beispiel 3 : Man geht von der gleichen   wässerigen Ausgangslösung   aus wie im Beispiel 1 und führt die Extraktion des Plutoniums in die organische Phase nach den gleichen Bedingungen aus, wie sie in die-   sem   Beispiel beschrieben sind, mit Ausnahme des Verhältnisses 
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 das gleich 6 ist. Auf diese Weise erhält man - ausgehend von der Lösung, die anfänglich 0, 2 g Plutonium je 1 enthielt - eine organische Lösung mit 1,2 g Plutonium je 1. 
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    3n-Perchlorsäurelösung benutzt, u. zW. in einem VerhältnisPATENTANSPRÜCHE :    
1. Verfahren zur Konzentrierung und Reinigung von Plutoniumsalzlösungen, bei welchem man aus einer wässerigen, Plutonium in vierwertiger Form, Uran in sechswertiger Form, radioaktive Isotope von Zr, Nb usw.

   sowie Salpetersäure enthaltenden Lösung zunächst mit einem in einem wasserunlöslichen organischen Lösungsmittel gelösten   tertiären,   gegebenenfalls in Salzform vorliegenden Amin das vierwertige Plutonium extrahiert und aus der so erhaltenen organischen Phase, nachdem sie mit verdünnter Salpetersäure gewaschen wurde, das Plutonium mit einer wässerigen, die 4-Wertigkeit des Plutoniums nicht ändernden, an H+-Ionen mindestens 0, 1 normalen Lösung rückextrahiert, dadurch gekennzeichnet, dass 
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 vorzugsweise zwischen 0, 90 und   0, 95, beträgt.  

Claims (1)

1. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die bei der Rückextraktion des Plutoniums aus der organischen Phase erhaltene wässerige Phase mit einem tertiären, in einem nicht mit Wasser mischbaren organischen Lösungsmittel gelösten Amin wäscht.