CN1078923A

CN1078923A - 从耗尽核燃料再处理产生水溶液中分离某些元素的方法

Info

Publication number: CN1078923A
Application number: CN 93102231
Authority: CN
Inventors: M·勒迈尔; J·富斯; A·盖; M·德雷伊; R·肖梅尔; R·谢维洛特
Original assignee: Compagnie Generale des Matieres Nucleaires SA
Current assignee: Orano Cycle SA
Priority date: 1992-03-03
Filing date: 1993-03-02
Publication date: 1993-12-01
Also published as: JP3241475B2; FR2688336A1; JPH06123796A; CA2090812A1; DE69306281D1; FI930921A; EP0559537B1; EP0559537A1; FR2688336B1; KR930020488A; US5372794A; TW274140B; DE69306281T2; SK15093A3; CZ29393A3; FI930921A0

Abstract

本发明涉及从耗尽核燃料再处理水溶液中分离如Nb、Sb、Ce+Pr、锕系元素和元素周期表VIIb和VIII 族元素中至少一种元素的方法。使此水溶液与聚乙烯吡啶聚合物或共聚物的树脂接触和使水溶液与固定了所述元素的树脂分离。树脂具体是交联型聚(乙烯-4-吡啶)粉末和分离元素诸如钌、铑、钯、锝、锰、钴、铁、镍、铈和镨。

Description

本发明涉及从耗尽核燃料再处理产生的水溶液中分离诸如Nb、Sb、Ce+Pr、锕系元素和周期表第Ⅶb族（Mn，Tc，Re）和第Ⅷ族（Fe，Co，Ni，Ru，Rh，Pd，Os，Ir，Pr）元素中的至少一种元素的方法。

具体地，本发明方法适用于回收低等、中等或高等放射性强度的水相流出液中以及裂变产物浓缩液和溶解耗尽核燃料溶解溶液中的这些元素，此方法也适用于含盐量很高的现有流出液处理站的流出液的去污。

在动力反应堆中核燃料的辐照产生大量原子量为70-160的裂变产物。在核燃料循环的终端产生的各种溶液和流出液中均存在裂变产物。

低等强度的放射性流出液，即对于¹³⁷Cs和⁹⁰Sr以外的元素其总的β比放射性不超过0.37GBq/M³（或10^-2居里/米³），一般含有放射性的锰、锑、钌、铯和钴。中等或中度强度的放射性流出液，其β比放射性介于0.37-37GBq/m³（或介于10^-2和1居里/米³）之间，含有例如放射性的锰、钌、钴、铯、铈和镨。高等强度的放射性流出液，其β比放射性介于37GBq/m³-1.8TBq/m³（或介于1和50居里/米³）之间，可以含有钌、铯、铈、镨、铌和锑。中等和高等强度的放射性流出液由于如Pu、Am和Cm的存在而还有10^-5-3×10^-2毫居/升之间的放射性。

耗尽核燃料的溶解溶液一般是硝酸溶液，含有锕系元素、许多金属和基本上全部裂变产物，特别是钌106、铯137和134、锑125、铕154、铈144和镨144。

从耗尽核燃料溶解溶液分离铀和钚之后所得的硝酸溶液，即裂变产物浓缩液，它包含许多元素，尤其是包含铁、镍、钼、铜、钌、铑和锝。

因此，本发明的一个目的是分离这些流出液或溶液中存在的某些元素。在这些元素中具体地是如钯、铑和钌的铂族金属，它们是有价值元素，特别是铑由于它可作为汽车工业的催化转化器。因此，使钌、铑和钯得到有效分离的方法也是引人注目的。

以下文献均描述了这些金属的分离方法，如R.P.Bush在《铂系金属评论》（Platinum Metal Rev.，1991，35，4，pp.202-208;McDuffie在ORML/TM-6654，1979.，Hazelton等在PML-5758-UC-70，1986，和MacCragh、在US-A-3672875。

这些已知方法是关于从流出液或细砂溶解液中分离贵金属的方法，包括例如使用液体金属的萃取，对于钌的挥发法，对于铑和钯的有机溶剂萃取法，沉淀法，活性炭吸附法以及使用胺-硼烷型还原树脂的还原法等等。但在这些文献中描述的程序是不令人满意的，因为这些方法或难于实行或不能回收适宜量的这些金属。

应指出，在处理的水溶液或流出液中，待回收的Nb、Sb和第Ⅶb族和Ⅷ族金属的含量，比溶液中存在的其它元素，如溶解溶液中的铀和钚和某些水相流出液中的钠的含量要低的多。

本发明具体地涉及分离选自Nb、Sb、锕系元素、Ce、Pr和第Ⅶb族和第Ⅷ族元素中的至少一种元素的方法，此方法的优点是易于实行和适用于各种类型的流出液，并且回收率高。

根据本发明，分离存在于耗尽核燃料再处理所得水溶液中存在的，选自Nb、Sb、锕系元素、Ce+Pr、和周期表中第Ⅶb族和第Ⅷ族元素中至少一种元素的方法，此方法包括使所述水溶液与以乙烯吡啶聚合物或共聚物为基的固体树脂接触和使所述水溶液与至少固定一种所述元素的树脂分离。

在此方法中，使用以乙烯吡啶聚合物或共聚物为基的固体树脂是很有利的，因为所述树脂对于Nb、Sb、锕系元素、Ce+Pr和第Ⅶb族和第Ⅷ族元素是有很好的亲合力的。而且，这种树脂热稳定性好，抗氧化和可用于酸性介质特别是硝酸介质。

况且，由于对分离的元素达到饱和此树脂的效率变低时，可以用水、酸溶液如0.1-4M HNO₃或碱溶液如0.1M NH₄OH洗涤而使之再生。

所用的乙烯吡啶聚合物例如可以是聚-2-（乙烯吡啶）或聚-4-（乙烯吡啶）。

可以使用的乙烯吡啶共聚物例如可以是乙烯吡啶和二乙烯苯的共聚物。

根据本发明，优选地使用下式所式的聚-4-（乙烯吡啶）：

它可由二乙烯苯交联。

市售的这种树脂一般是碱性形式，可以以例如下式形式在盐酸（Saline acid）介质中使用。

其中A^-表示如NO^- ₃或Cl^-的阴离子。

树脂一般是粉末状，使用者可以根据它所需要的功能选择颗粒大小。

优选地，可使用粒度为15-60目的交联的聚乙烯-4-吡啶。

此树脂在大气压下直到260℃也是稳定的，它可抵抗氧化剂和还原剂的作用，而且对辐照不敏感。如铯137源其剂量率为2百万拉德/小时（2M rad s/h）照射8小时24分钟，树脂并未变性。通过元素分析可以检测：碳、氢和氮的含量基本不变。另外，用红外光谱检测也未有变化和示差比色分析表明形态外观无发生变化，其玻璃转化温度也未变。因此辐照对聚（乙烯吡啶）没有或几乎没有什么影响。最后使用聚（乙烯吡啶）的有利之处还在于改变某些处理条件如硝酸浓度和与溶液的接触时间可以使它对某个元素有选择性。

一般来说，原始水溶液是硝酸溶液，优选地硝酸浓度为10^-7-4摩尔/升和与固体树脂的接触时间为1分钟-24小时。

树脂更具体的用量取决于待提取的元素的含量。一般情况，每升水溶液用10-500克树脂。

为实行本发明方法，可以利用粉末物与液体接触的常规设备，它们可以是间歇或连续操作，如固定床或流化床交换柱。

通常在室温和大气压力下运行，但在某些情况下也可以在其它压力和温度下工作，如为加速反应。

本发明方法特别适用于从耗尽核燃料再处理的水溶液中提取钌、铑和/或钯。

当更具体地希望提取钌时，水相硝酸浓度最大等于1摩尔/升，较好为10^-7-0.1摩尔/升和溶液与树脂的接触时间为10-60分钟。向水溶液中引入氢离子可加速提取动力学。

当更具体希望提取铑和钯时，水溶液硝酸浓度较好为1-2摩尔/升和溶液与树脂的接触时间小于10分钟。

正如前所证明的，本发明方法可用于处理耗尽核燃料再处理的各种类型的流出液和水溶液。

因此，本发明方法可用于从中等或高等放射性强度的流出液中分离钌、铌、锑、锰、钴、铈、镨、钚、锔和镅;也可用于从裂变产物浓缩液中分离Fe、Ni、Rh、Ru、Co和Tc和从辐照核燃料溶液体中分离Pd、Ru、Rh、Tc、Co、Ni、Fe。

下面通过非限定实例并结合附图较详细描述本发明。

图1示出钌的提取率（%）随水相原始溶液pH的变化。

图2-5例示了作为处理流出液体积的函数的反萃取元素的百分数。

在全部实例中均使用粒度大约60目的交联聚-4-（乙烯吡啶）粉末。

实例1：钌的分离

本例中使用本发明方法处理含有浓度为0.49毫克/升的钌和浓度为1.38摩尔/升的硝酸的水相流出液。

为提取此流出液中的钌，在磁力搅拌器搅拌下使40毫升流出液与1克聚-4-（乙烯吡啶）（PVP）树脂接触30分钟。在滤纸上分离掉PVP树脂，溶液中残余的钌用一台Plasma2000型PERKIN ELMER等离子体喷枪（plasma torch）测定剂量和确定钌的提取率，提取率为85%，相当于每克PVP树脂固定0.02毫克的钌。因此，钌的提取率是很满意的。

实例2：钌的分离

本例中，钌是从高含盐量的水相流出液中提取，此流出液含有1.38摩尔/升HNO₃、2克/升Na⁺、6毫克/升K⁺和1毫克/升的钌。

为进行分离，在磁力搅拌下使1克聚-4-（乙烯吡啶）与40毫升含1毫克/升钌的水溶液接触20.5小时。在滤纸上使溶液与树脂分离，溶液中残余的钌用等离子体喷枪测定剂量。测出钌的提取率为66.5%，相当于每克树脂固定2.66×10^-2毫克钌。

对滤出液中钠和钾的定量表明它们不被树脂吸附。

实例3：钌的分离

按实例2相同的操作程序进行，流出液的组成相同，只是钌含量为0.3毫克/升。在这样的条件下搅拌20.5小时，钌的提取率达100%，相当于每克树脂固定1.2×10^-2毫克钌。

因此，如果钌的含量很低和即使钠和钾的含量高，使用聚乙烯吡啶也可以得到钌的100%的提取率。

实例4钌的分离

从其中提取钌的水溶液含有1.38摩尔/升的硝酸、0.5毫克/升的钌、2克/升的钠和6毫克/升的钾，再加入氯化钠使氯化钠浓度为1摩尔/升。

在搅拌下使2.5克聚乙烯吡啶与100毫升溶液接触90分钟，磁力搅拌速度750r.p.m。然后在滤纸上分离PVP树脂和用等离子体喷枪测定溶液中残余钌的含量。

此操作再分别使用3、8和24.25小时接触时间进行重复，所得结果给在表1。

表1

接触时间(小时) 提取率(%)

0 0

1.5 68.5

3 68.5

24.25 2

从此结果可以看出，在1.5小时后可达到最高提取率。但当Cl^-离子不存在时，为使树脂开始提取钌必需等8小时。因此氯离子的存在是有利的，因为它使钌的提取加速。

实例5钌的分离

本例中钌是从含钠和钾的流出液中分离和研究了pH对提取率的影响。为此，使10毫升水溶液与约0.2克聚-4-（乙烯吡啶）在搅拌下接触1小时，此水溶液含痕量Ru、6毫克/升的钾和2克/升的钠以及硝酸，其浓度相当于pH在3-9之间。然后，在滤纸上分出PVP树脂和溶液中残余的钌用等离子喷枪测定。

附图表明钌的提取率和在每克树脂上固定的钌量作为溶液pH的函数。可以看出：当pH值低于6，即硝酸浓度高于10^-6摩尔/升时钌以更高效率被提取。

实例6-9铑的分离

在这些实例中，是从含有约2毫摩/升铑和如表2所示硝酸浓度的水溶液中提取铑。

在水平搅拌下使0.2克聚-4-（乙烯吡啶）（PVP）与10毫升水溶液接触24小时以完成提取，然后，在滤纸上过滤溶液以分出PVP树脂，然后以原子吸收来测定溶液中残余的铑。结果给在表2。

表2

实例号硝酸提取率树脂重每克树脂对Rh的固定量

(摩尔/升) (%) (克) (毫克/克)

6 0.7 20 0.23 1.3

7 1.38 30 0.19 3.2

8 2.8 9 0.28 0.66

9 4.2 2 0.23 0.17

结果表明：当介质的酸度太高时铑在PVP上的固定不佳。在硝酸浓度在1-2摩尔/升时观测到最大提取。

实例10-13铑的分离

这些实例按实例6-9的操作程序进行，但使用不同数量的聚乙烯吡啶和水溶液含有2毫摩/升的铑和1.38摩尔/升的硝酸。聚乙烯吡啶的用量和所得结果给在表3。

表3

实例号聚乙烯吡啶提取率每克树脂对Rh的固定量

(克/升) (%) (毫克/克)

10 10 26 5.50

11 20 30 3.20

12 30 34 2.4

13 40 40 2.14

结果表明提取率随聚乙烯吡啶的用量而增加。

实例14-16钯的分离

这些实例中，是提取水溶液中存在的钯，水溶液含有大约1毫摩/升的钯和1.38摩尔/升的硝酸。在水平搅拌下使10毫升上述水溶液与浓度为2-40克/升的聚乙烯吡啶接触24小时。在滤纸上分离聚乙烯吡啶和残留于溶液中的钯用原子吸收测定。聚乙烯吡啶的用量和所得结果给在表4。

表4

实例号 PVP浓度 Pd初始浓度提取率每克树脂对

(克/升) (毫克/升) (%) Pd的固定量

(毫克/升)

14 2 91 100 45.5

15 10 86 100 8.6

16 40 86 100 2.1

结果表明：PVP浓度在2-40克/升，钯易于提取，提取率达100%。

上述实例所得结果证明适当地选择初始水溶液的酸度、接触时间和树脂用量和加入适宜的离子如Cl^-，可以选择性地提取钌、铑或钯。

实例17钌的分离

本例是从高放射性流出液中提取钌，此流出液的硝酸浓度为0.6摩尔/升和除钌外还含有铯-137和铯-134。在机械搅拌下，使3毫升流出液与200毫克聚-4-（乙烯吡啶）（PVP）接触75分钟，以完成提取。过滤使树脂与滤液分离，测定滤液中钌和铯的含量。所得结果和初始溶液中钌和铯的含量给在表5中。

表5

Ru106 Cs137 Cs134 含盐量 (H+)

(包括90%NaNO)

初始溶液

(毫克/升) 1.14×10^-21.43 2.86×10^-2367克/升 0.6M

去污后

(毫克/升) 4.59×10^-31.32 2.64×10^-2

提取率

(%) 59.7 7.7 7.6

固定 1.02×10^-41.63×10^-33.24×10^-5

(毫克/升)

表中结果表明：聚乙烯吡啶可有效地固定钌106，因其提取率达60%，这相当于每克树脂固定1.02×10^-4毫克钌。但是，如果对低放射性流出液进行相同的处理，去污就不大有效了，因为去污率随初始溶液的放射性强度而增加。

实例18-23钌、锰和钴的分离＃S

这些实例中，在搅拌下使3毫升中等放射性流出液（MA）与以2%二乙烯苯交联的不同用量的聚乙烯吡啶接触40分钟。MA的组成给在表6。MA的酸度是0.1摩尔/升。接触后，聚乙烯吡啶与流出液分离，和测定分出流出液中钌、锰、钴、铯和铈+镨144的浓度。结果给在表6。

表6

¹⁰⁶Ru⁵⁴Mn⁶⁰Co¹³⁴Cs¹³⁷Cs¹⁴⁴Ce+¹⁴⁴Pr

处理后的

MA流出液 1.3 0.021 0.13 0.23 8.9 0.23

MBq/l

(MBq/1) (0.036) (0.0057) (0.0035) (0.0062) (0.24) (6.2×10^-3)

提取率(%)

(毫克)¹⁰⁶Ru⁵⁴Mn⁶⁰Co¹³⁴Cs¹³⁷Cs¹⁴⁴Ce+¹⁴⁴Pr

18 10 2.8 0 0 0 0 12.9

19 50 55.6 0 0 0 0 25.8

20 75 61.1 12.3 48.6 3 0 29

21 100 77.5 14 71.4 2 0 100

22 200 86.7 44 95.4 5 0 100

23 500 87.8 84.2 100 0 0 100

此表数据表明，可以从中等放射性流出液中有效除去钌、锰、钴、铈和镨，但铯是不被提取的。

实例24钌、铌和锑的提取

本例中，是从含硝酸的高放流出液（HA）中提取钌、铌和锑，其组成和硝酸浓度给在表7。

为提取钌，使50克树脂与1升流出液接触，同时搅拌30分钟，接着过滤使树脂与流出液分离，测定滤液中钌、锑、铯和铌的含量。结果给在表7。

表7

⁹⁵Nb¹⁰⁶Ru¹²⁵Sb¹³⁷Cs¹³⁴Cs

处理前放射性MBq/l 1.6 137 20 115 22

(mci/l) (0.043) (3.7) (0.54) (3.1) (0.6)

初始HNO3浓度提取率%

摩尔/升

0 0 0 0 0 0

0.89 100 93 43 0 0

0.7 47 31 31 0 0

0.9 53 35 26 0 0

1.3 44 39 33 0 0

1.9 1 6 4 0 0

从表中可见，当初始溶液硝酸的浓度为0.089摩尔/升时（这相当于高放流出液的标准硝酸浓度）可得到对钌和钴很高的去污率。

实例25 钌的分离

本例中，从藉蒸发而浓缩的组成给在表8的流出液中提取钌。为此，使200毫克聚乙烯吡啶与3毫升流出液接触75分钟。然后过滤分离聚乙烯吡啶和测定流出液中钌和铯的含量。结果给出表8。

表8

[HNO]=0.6M

树脂量=200毫克¹⁰⁶Ru-¹³⁷Cs¹³⁴Cs

接触时间=75分钟

处理前流出液放射性 1.4 4.8 1.37

GBq/l(mCi/l) (38) (130) (37)

提取率(%) 56 0 0

从表中可见，所得的Ru的提取率是很满意的。

实例26：锝、钌、铑、铁、镍和钴的分离

在本例中，从含有许多元素的裂变产物浓缩液中提取锝、钌、铑、铁、镍和钴。此浓缩液是从耗尽核燃料溶解液的铀、钚、第一分离循环所得的溶液。

为此，在以5分钟次序的机械搅拌下使2毫升浓缩液与1克聚乙烯吡啶（PVP）接触4小时15分钟。

第一次过滤分出聚乙烯吡啶，用18毫升IN HNO3洗涤，然后再第二次过滤分出树脂，加热溶解在15毫升硫酸中。用γ谱仪、α谱仪和原子吸收光谱（ICP）分析第一次过滤所得的溶液和树脂溶解液。

所得结果表明：在此条件下Na、Cs、Mg、Sr、Ba、Cd、B、Al、La、Pr、Ce、Gd、Sm、Eu、Am、Cm和Np不被PVP提取，但铀可提取20%正如下表9所示可提取Ⅶb族金属和Ⅷ族金属。

表9

提取的金属

ⅦB族 Tc

提取率(%) 98±1(*)

Ⅷ族 Fe Ni Rh Ru Co

提取率(%) 57±1(*) 95±1(*) 97±1(*) 88±9(*) 55

（＊）三次实验计算的标准偏差

此树脂对锝、钌、铑、铁、镍和钴有很好的提取率，同时对碱金属、碱土金属以及锕系元素来说也具有很好的选择性。

表10给出金属阳离子在裂变产物浓缩液和PVP树脂上的分配（%重量）。

表10

金属阳离子的分配%（重量）

Fe Ni Rh Ru Tc 总和

FP浓缩液中 4.2 0.91 0.42 1.7 0.79 8.51

固定在PVP上 37 14.4 6.4 26.5 12.4 100

此表证明可使用聚乙烯吡啶分离Ⅶb族和Ⅷ族金属。如需要可将树脂溶于H₂SO₄中，而在水溶液中回收固定的阳离子。

实例27锝、钌、铑、钯、铁和镍的分离

在本例中，从辐照溶解液中提取锝、钌、铑、钯、铁和镍。在机械搅拌下使1克聚乙烯吡啶与10毫升溶解液接触75分钟。接触后，第一次过滤分出树脂和用γ谱仪和原子吸收光谱（ICP）分析溶液，来测定其中钯、钌、铑、锝、镍和铁的含量。

分离的树脂用18毫升1NHNO₃洗涤，接着再将树脂过滤分离和溶解在5毫升浓硫酸中。用γ-谱仪和原子吸收光谱分析溶解液。结果给在表11。

表11

Pd Ru Rh Tc Ni Fe

溶解液的组成

(毫克/升) 334 240 121 3.4 4.9 72

金属固定率(%) 94 65 65 100 92 89

此表可见，对于钯、钌、铑和锝的提取率是很高的，特别是锝和钯。

下面的表12给出回收金属的百分率和分配

表12

元素溶液组成溶解液中金属 PVP溶解后回收金属的

(毫克/升) 金属的分配(%) 回收金属(%) 分配

U 360000 99.6 9·10^-50.95

Pu 1030 0.28 0.3 10.9

Pd 30.5 0.0084 41 18.7

Ru 73 0.020 15 16.6

Rh 27.7 0.0077 30 12.7

Tc 30 0.0083 25.3 11.5

Ni 9.9 0.0027 12 1.8

Fe 111.5 0.031 10.8 18

此表给出回收了25%的锝、41%的钯、15%的钌和30%的铑。因此用硝酸洗涤树脂可以洗掉一部分共提取金属。

对铀的去污因数是1.1×10^-6、对钚的去污因数是317和对于γ辐射（来自Ru106）的去污因数874，这是很满意的。

前两个实例证明：聚乙烯吡啶树脂不提取三价金属，也不提取碱金属和碱土金属，不提取或仅提取很少的超铀元素，但对对过渡金属提取很高。

当含盐量增加时，树脂的有效性变差。因此对于溶解液，盐含量接近200克/升和在此操作条件下聚乙烯吡啶树脂的交换容量分别如下：3.1毫克Pd/克树脂、0.8毫克Rh/克树脂、1.6毫克Ru/克树脂和高于0.034毫克Tc/克树脂。

对于裂变产物浓缩液来说，含盐量接近100克/升和在此条件下树脂的交换容量分别如下：0.7毫克Rh/克树脂、3毫克Ru/克树脂和1.4毫克Tc/克树脂。

因此，可以从裂变产物浓缩和耗尽核燃料溶解液中分离贵金属Ru、Rh、Pd和Tc。也可选择最佳固定条件和洗涤已吸附的树脂来改善这些金属的去污。如用挥发法分离Ru、，接着如用磷酸三丁酯洗涤富集的水溶液，以除去残余的痕量钚和铀。

实例28 中等放射性流出液的去污

本例中，使3毫升组成为表13所给定的硝酸浓度为5×10^-3摩尔/升的中等放射性流出液和67克/升的聚乙烯吡啶（200毫克）在搅拌下接触30分钟。从流出液中分出聚乙烯吡啶后，测定这分离的流出液中的钚、镅、锔和裂变产物的浓度。所得结果给在表13。结果表明：聚乙烯吡啶提取了大量α辐射体和除铯和锶以外的大量裂变产物。

表13

元素浓缩液毫浓缩液毫流出液提取率%

克/升克/升 MBq/升

Total Pu 7·10^-4>93.8

238Pu 2·10^-5>98.8

241Am 8·10^-5>98.8

242Cm 1·10^-8>90.9

244Cm 1·10^-6>96.1

总裂变产物中

1.5688 72.5

144Co 0.1517 100

106Ru 0.814 57.3

137Cs 0.2516 5.9

60Co 0.3589 78.4

54Mn 0.0925 93.6

85Sr 0.0444 8.3

实例29中等放射性流出液的去污

本例中，是对具有给在表14中的组成的中放流出液进行去污，操作程序如下所述。

表14

组分浓度

毫克/升毫居/升摩尔/升

HNO₃0.005

Mg 5

K 10

Co 14

Na 6000

U 5

60Co 1·10^-2

106Ru 2.3·10^-2

134Cs 7·10^-4

137Cs 7·10^-4

155Eu 2·10^-4

144C.+144Pr 9·10^-3

Pu 8.6·10^-4

244Cm 2.7·10^-7

242Cm 2.9·10^-9

241Am 2.1·10^-5

使流出液去内径为0.8厘米、装有1克聚乙烯吡啶（相当于4.7厘米高）的柱子内循环，在低压下在柱的顶部供给流出液和使用计量泵以3毫升/分的速度输运液体。在柱的底部收集处理的流出液和通过分析测定其中所含的元素。在测定存在元素的重量时用原子发射光谱，在测定γ辐射体的放射性元素时用γ-谱仪和在测定α-辐射体的放射性元素时用α-谱仪。

结果表示在图2和图3。

图2表明提取的γ辐射体百分数（Ru106、Co60、Ce+Pr144和Cs137）作为处理的流出液体积（毫升）的函数。图3表明提取的α辐射体百分数（总Pu、Am241、和Cm244）作为处理的流出液体积（毫升）的函数。

这些图表明直到处理的流出液的体积达到360毫升/克聚乙烯吡啶时提取的百分比也是很高的。

在第一次固定之后，将30毫升水以3毫升/分的速度经由柱的底部引入柱内并通过柱子，使它与处理流出液所用的方向相反的方向进行循环。然后，在此柱中在前述的相同条件下处理另外的流出液，和测定处理的流出液中存在的元素的量。

图4表明提取γ-辐射体元素的百分数（Ru106、Co60、Ce+Pr144和Cs137）作为处理的流出液体积（毫升）的函数。图5给出提取的α-辐射体百分数（总Pu、Am241和Cm244）作为处理的流出液体积（毫升）的函数。

这些图表明此柱的效率再次是很好的，只是如希望保持好的效率，处理的流出液的体积较低。对于第二次操作，所述体积是每克PVP210毫升流出液。

因此，用聚乙烯吡啶处理γ放射性元素的放射性是0.654毫居/升和酸度为0.005M的流出液可以固定60%的钌和100%的Pu、Am、Cm和Ce+Pr。

实例30-34中等放射性流出液的去污

在这些实例中，研究了各种洗涤溶液对PVP再生的影响和对洗涤溶液中Ru、Cs、Co、Mn、Ce+Pr、Sr和Pu反提取的影响。在这些实例中，为对这些不同元素进行第一次提取而使用聚乙烯吡啶的量给在表15。使流出液与PVP在搅拌下接触30分钟。测定在第一次提取期间固定的元素量。结果给在表15，是以流出液中存在的量的百分数表示的。

第一次提取后，PVP用H₂O、0.1MNH₄OH、0.1MNH₄OH+0.1M NaClO、0.1MHNO₃或4M HNO₃洗涤，使用洗涤溶液的量要使它与给在表15的洗涤液中PVP浓度相应。接着测定洗涤溶液中Ru、Cs、Co、Mn、Ce+Pr、Sr和Pu的含量。

所得的结果也给在表15中，以在PVP上固定量的百分数表示。此结果表明大多数元素仅很少量地反提取下来，除Cs和Sr例外，此二元素几乎不被PVP提取。

在洗涤后，这样洗涤的聚乙烯吡啶用于处理另外的中等放射性的流出液，仍用相同的接触30分钟和使用流出液的量与表15中给出的PVP浓度相应。接着测定处理流出液中Ru、Cs、Co、Mn、Ce+Pr、Sr和Pu的含量。所得结果以提取百分率给在表15中。

结果表明所有洗涤的溶液都是有效的，虽然仅仅很少量地反提取在第一次提取时固定的元素。在PVP用HNO₃再生后，其提取效率仍较高，这是由于在新的固定之前使用0.1M HNO₃可以使PVP的效率得到改进。

Claims

1、水溶液中存在的选自Nb、Sb、Ce、Pr、锕系元素和元素周期表中第Ⅶb族和第Ⅷ族元素中至少一种元素的分离方法，此水溶液是来自耗尽核燃料的再处理，其特征在于此方法是：使所述水溶液与基于乙烯吡啶聚合物或共聚物的固体树脂接触，和使固定一种元素或多种元素的树脂与所述水溶液分离。

2、根据权利要求1的方法，其特征在于该树脂是用二乙烯苯交联的聚乙烯4-吡啶。

3、根据权利要求1的方法，其特征在于水溶液是硝酸溶液。

4、根据权利要求3的方法，其特征在于水溶液的硝酸浓度为10^-4-4摩尔/升。

5、根据权利要求1-4的任一方法，其特征在于水溶液与固体树脂的接触时间为1分钟至24小时。

6、根据权利要求1-5的任一方法，其特征在于树脂的用量为500克/升水溶液。

7、根据权利要求1-3的任一方法，其特征在于第Ⅷ族元素是钌。

8、根据权利要求7的方法，其特征在于水溶液的硝酸浓度至少等于1摩尔/升和接触时间介于10-60分钟之间。

9、根据权利要求7的方法，其特征在于将Cl^-离子加入到水溶液中。

10、根据权利要求1-3的任一方法，其特征在于第Ⅷ族元素是铑和/或钯。

11、根据权利要求10的方法，其特征在于水溶液的硝酸浓度是1-2摩尔/升和接触时间小于10分钟。

12、根据权利要求1-3的任一方法，其特征在于该水溶液是中等或高等放射性的流出液，和从所述流出液中分离钌、铌、锑、锰、钴、铯、镨、钚和镅。

13、根据权利要求1-3的任一方法，其特征在于水溶液是裂变产物的浓缩液和从此浓缩液中分离Fe、Ni、Rh、Ru、Co和Tc。

14、根据权利要求1-3的任一方法，其特征在于水溶液是耗尽核燃料的溶解溶液和从此溶液中分离Pd、Ru、Rh、Tc、Co、Ni和Fe。

15、根据权利要求1-14的任一方法，其特征在于固体树脂可用洗涤溶液与它接触而再生。

16、根据权利要求15的方法，其特征在于洗涤溶液是水、0.1-4M HNO₃或0.1M NH₄OH。