CS214905B1 - Method of Isotope Separation by Controlled Distribution Method Using Particularly Balanced Concentration Effect - Google Patents

Method of Isotope Separation by Controlled Distribution Method Using Particularly Balanced Concentration Effect Download PDF

Info

Publication number
CS214905B1
CS214905B1 CS191378A CS191378A CS214905B1 CS 214905 B1 CS214905 B1 CS 214905B1 CS 191378 A CS191378 A CS 191378A CS 191378 A CS191378 A CS 191378A CS 214905 B1 CS214905 B1 CS 214905B1
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
isotopic
range
separation
sorbent
isotope
Prior art date
Application number
CS191378A
Other languages
Czech (cs)
Inventor
Karel Stamberg
Josef Cabicar
Josef Katzer
Original Assignee
Karel Stamberg
Josef Cabicar
Josef Katzer
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Karel Stamberg, Josef Cabicar, Josef Katzer filed Critical Karel Stamberg
Priority to CS191378A priority Critical patent/CS214905B1/en
Publication of CS214905B1 publication Critical patent/CS214905B1/en

Links

Landscapes

  • Treatment Of Liquids With Adsorbents In General (AREA)

Abstract

Účelem vynálezu je výrazné zvýšení hodnoty elementárního separačního faktoru, a sice na úroveň 1,10 ±0,4, což představuje konkrétně pro separaci izotopů uranu snížení celkového počtu separačních stupňů o 1 až 1,5 řádu, zkrácení doby pro ustavení stacionárního stavu a snížení nádrže obohaceného uranu v zařízení rovněž asi o 1 řád. Separace izotopů je řízena dobou trvání a hydrodynamickými parametry kontaktu fází, teplotou, osvětlením a složením fází v tom smyslu, aby při dosažení rovnovážného stavu transportního procesu, jako je proces sorpce a desorpce izotopů, koncentrace jednotlivých izotopů ve fázích v důsledku retardace izotopové výměny odpovídaly s maximálním přiblížením tvaru rovnovážné izotermy příslušného transportního procesu.The purpose of the invention is to significantly increase the value of the elementary separation factor, namely to the level of 1.10 ± 0.4, which represents specifically for the separation of uranium isotopes a reduction in the total number of separation stages by 1 to 1.5 orders of magnitude, a reduction in the time for establishing a stationary state and a reduction in the enriched uranium tank in the device also by about 1 order of magnitude. The separation of isotopes is controlled by the duration and hydrodynamic parameters of phase contact, temperature, illumination and phase composition in the sense that when an equilibrium state of the transport process is reached, such as the process of isotope sorption and desorption, the concentrations of individual isotopes in the phases due to the retardation of isotope exchange correspond with maximum approximation to the shape of the equilibrium isotherm of the relevant transport process.

Description

Separace izotopů je řízena dobou trvání a hydrodynamickými parametry kontaktu fází, teplotou, osvětlením a složením fází v tom smyslu, aby při dosažení rovnovážného stavu transportního procesu, jako je proces sorpce a desorpce izotopů, koncentrace jednotlivých izotopů ve fázích v důsledku retardace izotopové výměny odpovídaly s maximálním přiblížením tvaru rovnovážné izotermy příslušného transportního procesu.Isotope separation is controlled by the duration and hydrodynamic parameters of the phase contact, temperature, illumination and phase composition in such a way that when reaching the equilibrium state of the transport process, such as isotope sorption and desorption, the concentration of individual isotopes in phases due to maximum approximation of the shape of the equilibrium isotherm of the respective transport process.

Vynálezem je způsob separace izotopů ve dvoufázových systémech typu např. pevná fáze — kapalná fáze, pevná fáze — plynná fáze, kapalná fáze kapalná fáze, založený na poznatku, že je možné retardovat průběh izotopové výměny a volbou složení fází, že lze dosáhnout vyšší selektivity sorpce, nebo desorpce, respektive extrakce, nebo reextrakce, pro jednu z izotopových složek. Způsobem podle vynálezu lze s vysokou účinností separovat např. izotopy uranu, dusíku a jiné z jejich vodných i nevodných roztoků, eventuálně i plynných směsí. Ve své podstatě se jedná o chemickou separační metodu.The invention is a method of isotope separation in two-phase systems such as solid-liquid phase, solid-gas phase, liquid-phase liquid phase, based on the recognition that it is possible to retard the isotopic exchange process and by selecting phase composition that higher sorption selectivity can be achieved , or desorption, respectively extraction, or reextraction, for one of the isotopic components. The isotopes of uranium, nitrogen and others from their aqueous and non-aqueous solutions and possibly gaseous mixtures can be separated with high efficiency by the process according to the invention. It is basically a chemical separation method.

Doposud publikované a používané chemické metody separace izotopů (viz např.: Laskorin B. N. a spol.: Uspechi chimii, sv. XVIV, č. 5, 761—780 [1975]; Garman de J. a spol., Report AAEC/LIB/BIB — 273 [1970]) jsou založené na izotopově výměnných reakcích, jejichž rovnovážné konstanty, tj. zpravidla elementární separační faktory, v závislosti na hmotnostních číslech příslušných izotopů, se pohybují v rozmezí asi 1,01 až 1,0001; nižší hodnoty se týkají izotopů těžkých prvků, např. uranu. V posledních letech je mnoho pozornosti věnováno separaci izotopů uranu na pevných sorbentech i kapalinových extrakčních činidlech. Konkrétně lze citovat patenty a patentové přihlášky japonské v NSR (např.: DOS 2,235.603 (1973); DOS 2,349.595 (1973); DOS 2,623.891 [1977]), francouzské (např.: Franc, patent 1,600.437 [1968]) a časopisecké publikace rumunské (např.: Ponta A., Calusaru A.: Isotopenpraxis 13, Nr. 6, 214—216 [1977]; ibid 11, Nr. 12, 422—426 [1975]). Společným znakem všech publikovaných postupů je maximádní snaha o dodržení podmínek pro průběh izotopově výměnné reakce typu:Previously published and used chemical methods of isotope separation (see, for example: Laskorin BN et al.: Uspechi chimii, Vol. XVIV, No. 5, 761-780 [1975]; Garman de J. et al., Report AAEC / LIB / BIB-273 (1970)) are based on isotope exchange reactions whose equilibrium constants, i.e., typically elemental separation factors, depending on the mass numbers of the isotopes in question, are in the range of about 1.01 to 1.0001; lower values refer to isotopes of heavy elements such as uranium. In recent years, much attention has been paid to the separation of uranium isotopes on solid sorbents and liquid extraction agents. In particular, patents and patent applications can be cited Japanese in the Federal Republic of Germany (eg: DOS 2,235,603 (1973); DOS 2,349,595 (1973); DOS 2,623.891 [1977]), French (eg: Franc, patent 1,600.437 [1968]) and Romanian publications (eg: Ponta A., Calusaru A .: Isotopenpraxis 13, No. 6, 214-216 [1977]; ibid 11, No. 12, 422-426 [1975]). The common feature of all published procedures is the maximum effort to comply with the conditions for the course of the isotope exchange reaction of:

238uj + 235un 238vn + 235ub kde římské číslice označují fázi.238uj + 235u n 238v n + 235u b where Roman numerals indicate the phase.

Počáteční práce, zaměřené na separaci izotopů U( VI), byly však neúspěšné, neboť se nepodařilo reprodukovatelně získat, při použití měničů iontů a chromatografických pracovních postupů, větší separační faktor než asi 1,000 009. Proto byla pozornost obrácena k systémům, ve kterých je uran přítomen v různých valenčních stavech, a sice: U(VI)— U(IV), U(IV—U(III). V těchto systémech současně probíhá elektronově výměnná reakce, při které se vždy lehčím izotopem obohacuje vyšší valenční stupeň uranu. Dále, ve spojitostí s izotopovým efektem komplexačních reakcí a použitím vhodného typu sorbentu, případně extrakčního činidla selektivního pro jednu z valenčních forem uranu, bylo skutečně dosaženo výrazného zvýšení účinnosti separace.However, the initial work on the separation of U (VI) isotopes was unsuccessful because it was not possible to reproducibly obtain a separation factor greater than about 1,000,009 using ion exchangers and chromatographic techniques. Therefore, attention was turned to systems in which uranium is present. They are present in different valence states, namely: U (VI) - U (IV), U (IV-U (III). At the same time, an electron exchange reaction occurs in which the higher valence grade of uranium is always enriched by a lighter isotope. In connection with the isotopic effect of the complexing reactions and the use of a suitable type of sorbent or extraction agent selective for one of the valency forms of uranium, a significant increase in the separation efficiency has indeed been achieved.

Z publikovaných údajů je patrné, že se podařilo posunout hodnotu elementárního separačního faktoru na úroveň asi 1,001, což údajně je hranice ekonomické využitelnosti procesu. (Např., skutečný separační faktor procesu plynové difúze, používané v provozním měřítku pro separaci uranu, je asi 1,0027.) je proto možné konstatovat, že dosažené výsledky jsou již ekonomicky i technologicky zajímavé. Avšak provozní využitelnost není jednoznačná, a to především z důvodů hraniční hodnoty elementárního separačního faktoru, se kterou souvisí potřeba zařízení s velkým počtem separačních stupňů, s velkou zádrží obohaceného uranu a s poměrně dlouhou dobou potřebnou k dosažení stacionárního stavu procesu. Rovněž nutnost mnohonásobného opakování procesu redukce a oxidace uranu je spojena se značnými nároky na příslušná redukční a oxidační činidla, respektive na energii těchto reakcí.It is apparent from the published data that the value of the elementary separation factor has been shifted to the level of about 1.001, which is said to be the limit of economic usability of the process. (For example, the actual separation factor of the gas diffusion process used on an industrial scale for the separation of uranium is about 1.0027.) It can therefore be stated that the results achieved are already economically and technologically interesting. However, operational applicability is not unambiguous, mainly because of the elemental separation factor limit associated with the need for a plant with a large number of separation stages, a large containment of enriched uranium and a relatively long time to achieve a stationary process state. Also, the need for multiple repetitions of the uranium reduction and oxidation process is associated with considerable demands on the respective reducing and oxidizing agents, respectively on the energy of these reactions.

Tyto nevýhody odstraňuje nový způsob separace Izotopů podle vynálezu založený na metodě řízené distribuce s využitím zejména rovnovážného koncentračního efektu a retardace izotopové výměny ve dvoufázových systémech. Podstata způsobu podle uvedeného vynálezu spočívá v tom, že jedna z fází je vodným nebo nevodným roztokem izotopových složek a ligand o koncentraci 10 ~6 M až nasycený roztok, nebo je plynnou směsí izotopových složek nebo plynnou směsí izotopových složek a inertního plynu a druhá fáze je pevným sorbentem, jako jsou styren-divinylbenzenové měniče iontů, biosorbenty na bázi mycelií nižších hub a sorbenty na bázi celulózy, nebo je extrakčním činidlem, jako je tributylfosfát a trioktylamin, zakotveným případně na nosiči, jako je teflon, silikagel a celulóza, a dvoufázový systém vykazuje nelineární rovnovážnou izotermu pro sprpci anebo desorpci, případně extrakci anebo reextrakci, izotopových složek a koiriplexací izotopů ligandy, jako jsou ionty karbonátové, síranové, chloridové, citrátové a etylendiamintetraoctové, nebo použitím sorbentů a extrakčních činidel s chelatujícími funkčními skupinami, jako jsou skupiny karboxylové, hydroxylové, skupiny na bázi fosforu, dusíku a síry, anebo prací ve tmě, nebo při světle o vlnově délce v rozmezí 250 nm až 1 m dojde k retardaci izotopové výměny, přičemž teplota je v rozmezí —173 až 727 °C a velikost částic sorbentu v rozsahu 1 μΐη až 0,01 m, dále že k desorpci nebo k reextrakci izotopových složek se použijí roztoky sloučenin, jako jsou uhličitan sodný, dusičnan amonný, chlorid sodný, síran sodný, kyselina sírová, kyselina dusičná a kyselina chlorovodíková, dále sloučenin obsahujících komplexu jící ligandy, jako jsou ionty citrátové, etylendiamintetraoctové a izomáselné, a sice samotné nebo ve směsi o celkové koncentraci 10~3 M až nasycený roztok. Způsobem podle uvedeného vynálezu lze např. použít vodný roztok izotopových složek, jako jsou 235U(VI] a 238U(VI) a ligand, jako jsou ionty nitrátové, síranové a karbonátové, o celkové koncentraci 0,01 M až 0,1 M, ve kterém Izotopy 235U a 238U jsou ve výchozí směsi v molárním poměru 1:500 až 1:100. Jako pevný sorbent lze použít silně kyselé katexy na bázi styren-divinylbenzenového kopolymeru nebo sorbenty na bázi mycelia nižší houby kmene P. chrysogenum. Doba trvání kontaktu fází se volí v rozsahu 100 s až 167 min., pracuje se ve tmě nebo při světle o vlnové délce 250 až 650 nm, dále při počtu otáček míchadla v rozsahu 0,8 až 12,0 s-1, nebo s průtokovou rychlostí při kolonovém uspořádání v rozmezí 10~3 až 10_1 m/s a s pevným sorbentem o velikosti částic v rozsahu 0,1 až 1 mm a při teplotě v rozmezí 0 až 100° C, 273 až 373 Κ. K desorpci lze použít roztoky chloridu sodného + uhličitanu sodného, nebo uhličitanu sodného, nebo kyseliny chlorovodíkové o koncentraci 0,1 M ažThese disadvantages are overcome by the novel method of isotope separation according to the invention, based on the controlled distribution method, using in particular the equilibrium concentration effect and isotopic exchange retardation in two-phase systems. The process according to the invention is characterized in that one of the phases is an aqueous or non-aqueous solution of isotopic components and a ligand at a concentration of 10 -6 M to a saturated solution, or is a gaseous mixture of isotopic components or a gaseous mixture of isotopic components and an inert gas. a solid sorbent such as styrene-divinylbenzene ion exchangers, lower fungal mycelia biosorbents and cellulose sorbents, or is an extraction agent such as tributyl phosphate and trioctylamine, optionally supported on a carrier such as teflon, silica gel and cellulose, and a two-phase system exhibits a non-linear equilibrium isotherm for spp. carboxylic, hydroxyl, phosphorous, nitrogen and sulfur-based pins, or washing in the dark, or under light at a wavelength in the range of 250 nm to 1 m, isotopic exchange retardation occurs, with a temperature in the range of -173 to 727 ° C; a sorbent particle size in the range of 1 μΐη to 0.01 m; furthermore, solutions of compounds such as sodium carbonate, ammonium nitrate, sodium chloride, sodium sulfate, sulfuric acid, nitric acid and hydrochloric acid are used for desorption or reextraction of the isotopic components, and compounds containing ligand complexing agents, such as citrate, ethylenediaminetetraacetic and isobutyric ions, alone or in admixture with a total concentration of 10 -3 M to a saturated solution. For example, an aqueous solution of isotopic components such as 235 U (VI) and 238 U (VI) and a ligand such as nitrate, sulfate and carbonate ions at a total concentration of 0.01 M to 0.1 M in which the isotopes 235 U and 238 U are in the starting mixture in a molar ratio of 1: 500 to 1: 100. As a solid sorbent, strongly acidic cation exchangers based on styrene-divinylbenzene copolymer or mycelium lower fungi of P. chrysogenum can be used. Phase contact duration is chosen in the range of 100 s to 167 min., Working in the dark or under light with a wavelength of 250 to 650 nm, further with the stirrer speed in the range of 0.8 to 12.0 s -1 , or s flow rate at the column arrangement in the range of 10 ~ _1 3-10 m / s and a solid sorbent having a particle size range of 0.1 to 1 mm and at a temperature in the range 0-100 ° C, 273-373 Κ. for desorption solutions may be used sodium chloride + sodium carbonate, or uh sodium methoxide or hydrochloric acid at a concentration between 0,1 M and

1,5 M.1,5 M.

Způsob podle vynálezu se vyznačuje podstatně vyššími separačními faktory, než jsou doposud dosahované při izotopově výměn ných reakcích. Výrazné zvýšení hodnoty elementárního separačního faktoru, a sice na úroveň 1,10 ±0,4, představuje, konkrétně pro separaci izotopů uranu, snížení celkového počtu separačních stupňů o 1 ažThe process according to the invention is characterized by considerably higher separation factors than hitherto achieved in isotopic exchange reactions. A significant increase in the value of the elemental separation factor, namely to the level of 1.10 ± 0.4, represents, in particular for the separation of uranium isotopes, a reduction of the total number of separation steps by 1 to

1,5 řádu, zkrácení doby pro ustavení stacionárního stavu a snížení zádrže obohaceného uranu v zařízení rovněž asi o 1 řád. Je možno pracovat s roztoky šestimocného uranu, není zapotřebí měnit jeho valenční stav a není nutné převádět uran před obohacováním na UF6, jako tomu je u doposud provozně používaných obohacovacích postupů. Dalším ekonomicky i technologicky významným momentem je ta skutečnost, že jako vstupní U-materiál lze použít ochuzený uran, který stávající procesy „produkují“ a je reálné snížit obsah izotopu 235U v tomto odpadu minimálně na polovinu.1.5 order, the reduction of the stationary time and the enrichment of the enriched uranium in the plant also by about 1 order. It is possible to work with solutions of hexavalent uranium, it is not necessary to change its valency state and it is not necessary to convert uranium to UF 6 prior to enrichment, as is the case with the previously used enrichment processes. Another economically and technologically significant moment is the fact that depleted uranium can be used as input U-material, which is “produced” by existing processes and it is realistic to reduce the content of isotope 235 U in this waste by at least half.

Podstata separace izotopů podle tohoto vynálezu je dále popsána na příkladu sorpce:The essence of the isotope separation according to the invention is further described by the example of sorption:

a) Kontaktováním pevného sorbentu s vodným roztokem izotopů, např. 235U(VI) + 4-238U( VIJ, ve kterém koncentrace jednoho z izotopů je alespoň o polovinu až jeden řád vyšší než druhého, dochází k sorpci obou izotopů prakticky současně. Doba kontaktu se volí taková, aby postačila k dosažení, počáteční fáze rovnovážného stavu sorpce.a) By contacting the solid sorbent with an aqueous isotope solution, e.g. 235 U (VI) + 4- 238 U (VIJ), in which the concentration of one of the isotopes is at least half to one order higher than the other, both isotopes are sorbed virtually simultaneously. The contact time is chosen to be sufficient to achieve the initial phase of the equilibrium sorption state.

bj Vzhledem ke koncentracím izotopů v roztoku je nutno volit takový sorbent, který vykazuje v oblasti koncentračních změň, ke kterým v průběhu sorpce dochází, pokud možno maximálně rozdílné směrnice úseků rovnovážné izotermy příslušející jednotlivým izotopům. Výhodným se jeví, aby ta část sorpční izotermy, která přísluší izotopu o nižší koncentraci, měla směrnici asi 102 až 103 a část, příslušející izotopu vyšší koncentrace, asi 10.bj In view of the concentration of isotopes in the solution, it is necessary to select a sorbent which exhibits, in the area of concentration changes which occur during the sorption, as much as possible different slopes of the equilibrium isotherms of the respective isotopes. It is preferable that the part of the sorption isotherm that belongs to the lower concentration isotope has a slope of about 10 2 to 10 3 and the part corresponding to the higher concentration isotope is about 10.

c) Protože výběr sorbentu má svoje omezení ve vlastnostech sorbentu samotných, je možno také přizpůsobit složení roztoku vlastnostem sorbentu. V tomto smyslu přichází v úvahu změna absolutní koncentrace izotopů, např. ředěním, při zachování izotopového poměru v původní výši, dále úprava složení roztoku přidáním dalších složek, včetně komplexačních činidel.c) Since the choice of sorbent has its limitations on the properties of the sorbent itself, it is also possible to adapt the composition of the solution to the properties of the sorbent. In this sense, it is possible to change the absolute isotope concentration, for example by dilution, while maintaining the isotopic ratio at the original level, and to adjust the composition of the solution by adding other components, including complexing agents.

d) Jako sorbenty výše uvedených vlastností lze použít např. tzv. biosorbenty (viz. čs. autorské osvědčení č. 184 471 a čs. autorské osvědčení č. 189198, dále měniče iontů na bázi styren-divinylbenzenových kopolymerů, extrakční činidla zakotvená na nosiči, jako je teflon, celulóza a silikagel a podobně.d) For example, so-called biosorbents can be used as sorbents of the above-mentioned properties (cf. art. no. 184 471 and art. no. 189198), as well as ion exchangers based on styrene-divinylbenzene copolymers; such as teflon, cellulose and silica gel and the like.

ej Pokud by neexistovala izotopová výměna, potom by se na sorbent zachytilo takové množství každého izotopu, které odpovídá příslušnému bodu na rovnovážné sorpční izotermě. Ve skutečnosti ovšem izotopová výměna probíhá a důsledkem je, že rozdíly v nasorbovaných množstvích izotopů, plynoucí z nelineárního průběhu rovnovážné izotermy, jsou současně, nebo postupně snižovány až na úroveň, odpovídající hodnotě rovnovážné konstanty příslušné izotopově výměnné reakce. Retardace izotopové výměny je proto spolu s nelineárním průběhem rovnovážné izotermy základní a bezpodmínečnou podmínkou tohoto způsobu separace. Lze toho dosáhnout (retardace) výběrem a správnou volbou typu sorbentu, složením roztoku, dále snížením teploty, omezením přístupu světla a včasným přerušením procesu, respektive správnou volbou doby kontaktu fází. Zvláště výhodným opatřením se jeví komplexace izotopové složky v jedné z fází, a sice buď přídavkem vhodného ligandu do roztoku nebo použitím sorbentu s komplexotvornými funkčními skupinami.If there is no isotopic exchange, then the amount of each isotope that corresponds to the corresponding point on the equilibrium sorption isotherm would be trapped on the sorbent. In fact, however, the isotopic exchange proceeds and the consequence is that the differences in the adsorbed amounts of isotopes resulting from the non-linear course of the equilibrium isotherm are simultaneously or gradually reduced to a level corresponding to the equilibrium constant value of the respective isotopic exchange reaction. The retardation of the isotopic exchange is, together with the non-linear course of the equilibrium isotherm, the basic and unconditional condition of this method of separation. This can be achieved (retardation) by selecting and selecting the sorbent type, composition of the solution, lowering the temperature, reducing light access and interrupting the process in time, or selecting the phase contact time, respectively. It is a particularly advantageous measure to complex the isotopic component in one of the phases, either by adding a suitable ligand to the solution or by using a sorbent with complexing functional groups.

f) Totéž, co bylo výše uvedeno jako příklad sorpčního procesu, platí také ve svém principu pro desorpci a ji doprovázející izotopovou výměnu.f) The same as mentioned above as an example of the sorption process also applies in its principle to desorption and its accompanying isotopic exchange.

Příklad 1 g sorbentu zn. Ostsorb MV 6/5 (sorbent na bázi mycelia houby kmene P. chrysogenum), v H+-formě, nabotnalého a odstředěného, bylo za míchání, při rychlosti otáček míchadla 5 s-1, při teplotě 20 °C a za přístupu denního světla kontaktováno s 50 mililitry roztoku 0,01 M uranylnitrátu. Poměr izotopů 235U:238U ve výchozím roztoku byl 0,725 . ÍO-2. Po 3 hodinách byly obě fáze odseparovány a roztok, ve druhém stupni, kontaktován s čerstvými 2 g téhož sorbentu opět 3 hodiny. Celkem byly provedeny čtyři takové sorpční stupně. Po každém stupni byla stanovena v kapalné fázi celková koncentrace uranu (spektrofotometrickou metodou s použitím činidla arsenazo I) a po posledním stupni, ve fázi sorbentu, izotopový poměr 235U:238U (pomocí hmotového spektrometru zn. Aldermaston-Micromass, model 30). Z výsledků byl vypočten elementární separační faktor jednoho stupně. Výsledek: 1,020.Example 1 g of the sorbent of the brand Ostsorb MV 6/5 (sorbent based on the fungus of the P. chrysogenum strain), in the H + form, swollen and centrifuged, was stirred at a stirrer speed of 5 s -1 at 20 ° C and contacted with 50 ml of a 0.01 M uranylnitrate solution in the presence of daylight. The isotope ratio of 235 U: 238 U in the starting solution was 0.725. ÍO -2 . After 3 hours, the two phases were separated and the solution, in the second step, contacted with fresh 2 g of the same sorbent again for 3 hours. A total of four such sorption steps were performed. After each step, the total uranium concentration was determined in the liquid phase (by arsenazo I spectrophotometric method) and after the last step, in the sorbent phase, an isotope ratio of 235 U: 238 U (using an Aldermaston-Micromass mass spectrometer model 30). The elemental separation factor of one degree was calculated from the results. Result: 1,020.

Separační faktor je definován jako poměr izotopových poměrů 2'5U:Ž3?U ve fázi sorbentu k témuž izotopovému poměru ve fázi kapalné — v našem případě po 3 hodinách kontaktu fází.The separation factor is defined as the ratio of isotope ratios of 2 ' 5 U: 3 3? U in the sorbent phase to the same isotopic ratio in the liquid phase - in our case after 3 hours of phase contact.

Příklad 2Example 2

Stejným pracovním postupem jako v příkladě 1, s tím rozdílem, že byl použit sorbent zn. Ostsorb MV 6/5, aktivovaný kysličníkem titaničitým, byly provedeny čtyři sorpční stupně. Z výsledku byl vypočten elementární separační faktor jednoho stupně. Výsledek: 1,025.Using the same procedure as in Example 1, except that the titanium dioxide activated Ostsorb MV 6/5 sorbent was used, four sorption steps were performed. The elemental separation factor of one stage was calculated from the result. Result: 1,025.

Příklad 3 g sorbentu zn. Ostsorb MV 6/5 v H+-formě (nabotnalého a odstředěného), nasyceného uranem na kapacitu 4.10~5 M U/g, bylo za míchání, při rychlosti otáček míchadla 5 s-1, při teplotě 20 °C a za přístupu denního světla kontaktováno s 20 ml roztoku 1 M chloridu sodného + 0,1 M uhličitanu sodného. Poměr Izotopů 235U:238U v sorbentu na počátku pokusu byl 0,725.10 ~2.Example 3 g of a sorbent of the brand Ostsorb MV 6/5 in H + form (swollen and centrifuged) saturated with uranium to a capacity of 4.10 ~ 5 MU / g, with stirring, at a stirrer speed of 5 s -1 , at 20 ° C and 20 ml of 1 M sodium chloride + 0.1 M sodium carbonate solution in the presence of daylight. The isotope ratio of 235 U: 238 U in the sorbent at the start of the experiment was 0.725.10 -2 .

Po 1 hodině byly obě fáze odseparovány a k sorbentu byl přidán nový roztok výše uvedeného složení. Celkem byly provedeny 4 takové desorpční stupně. Po každém stupni byla stanovena celková koncentrace uranu v roztoku a po posledním stupni, ve fázi sorbentu, izotopový poměr 235U:238U. Z výsledků byl vypočten elementární separační faktor jednoho stupně. Výsledek: 1,150.After 1 hour, the two phases were separated and a new solution of the above composition was added to the sorbent. A total of 4 such desorption steps were performed. After each step, the total uranium concentration in the solution was determined and after the last step, in the sorbent phase, an isotope ratio of 235 U: 238 U. The elemental separation factor of one step was calculated from the results. Result: 1,150.

Příklad 4Example 4

Stejným pracovním postupem jako v příkladě 3, s tím rozdílem, že k desorpci byl použit roztok 0,1 M uhličitanu sodného, byly provedeny čtyři desorpční stupně. Z výsledků byl vypočten elementární separační faktor jednoho stupně.Using the same procedure as in Example 3, except that a 0.1 M sodium carbonate solution was used for desorption, four desorption steps were performed. The elemental separation factor of one degree was calculated from the results.

Výsledek: 1,120.Result: 1.120.

Příklad 5Example 5

Stejným pracovním postupem jako v příkladě 3, s tím rozdílem, že k desorpci byl použit roztok 0,1 M kyseliny chlorovodíkové, byly provedeny 4 desorpční stupně. Z výsledků byl vypočten elementární separační faktor jednoho stupně. Výsledek: 0,980.By the same procedure as in Example 3, except that a 0.1 M hydrochloric acid solution was used for desorption, 4 desorption steps were performed. The elemental separation factor of one degree was calculated from the results. Result: 0.980.

Princip metody řízené distribuce s využitím rovnovážného koncentračního efektu je použitelný pro separaci složek obecně. Jedná se např. o separaci látek blízkých vlastností, jako jsou vzácné zeminy, dále Zr — Hf, Ra 226 — Ba apod. Rovněž přípravu čistých látek, jako jsou materiály polovodičové, nukleární a analytické čistoty, lze touto metodou výhodně realizovat.The principle of the controlled distribution method using the equilibrium concentration effect is applicable to the separation of components in general. This includes, for example, the separation of substances of close properties, such as rare earths, Zr - Hf, Ra 226 - Ba, etc. Also, the preparation of pure substances, such as semiconductor, nuclear and analytical purity materials, can be advantageously realized by this method.

Claims (9)

1. Způsob separace izotopů metodou řízené distribuce s využitím zejména rovnovážného koncentračního efektu a retardace izotopové výměny ve dvoufázových systémech, vyznačující se tím, že jedna z fází je vodným nebo nevodným roztokem izotopových složek a llgand o koncentraci 10-6 M až nasycený roztok, nebo je plynnou směsí izotopových složek nebo plynnou směsí Izotopových složek a inertního plynu a druhá fáze je pevným sorbentem, jako jsou styren-divinylbenzenové měniče iontů, biosorbenty na bázi mycelií nižších hub a sorbenty na bázi celulózy, nebo je extrakčním činidlem, jako je tributylfosfát a trioktylamin, zakotveným případně na nosiči, jako je teflon, silikagel a celulóza, a dvoufázový systém vykazuje nelineární rovnovážnou izotermu pro sorpci nebo/a desorpci, případně pro extrakci nebo/a reextrakci, izotopových složek a komplexací izotopu ligandy, jakoA method of isotope separation by a controlled distribution method using in particular an equilibrium concentration effect and isotopic exchange retardation in two-phase systems, characterized in that one of the phases is an aqueous or non-aqueous solution of isotopic constituents and 10 -6 M to a saturated solution, or is a gaseous mixture of isotopic constituents or a gaseous mixture of isotopic constituents and an inert gas, and the second phase is a solid sorbent such as styrene-divinylbenzene ion exchangers, lower fungal mycelia biosorbents and cellulose sorbents, or is an extraction agent such as tributyl phosphate and trioctylamine optionally supported on a carrier such as teflon, silica gel and cellulose, and the biphasic system exhibits a non-linear equilibrium isotherm for sorption and / or desorption, optionally for extraction and / or reextraction, isotopic components and ligand isotope complexes such as VYNALEZU jsou ionty karbonátové, síranové, chloridové, citrátové a etylendiamintetraoctové, nebo použitím sorbentů a extrakčních činidel s chelatujícími funkčními skupinami, jako jsou skupiny karboxylové, hydroxylové, skupiny na bázi fosforu, dusíku a síry, nebo/a prací ve tmě nebo při světle o vlnové délce v rozmezí 250 nm až 1 m dojde k retardaci izotopové výměny, přičemž teplota je v rozmezí —173 °C až 727 °C a velikost částic sorbentu v rozsahu 1 μια až 0,01 m, dále se k desorpci nebo k reextrakci izotopových složek použijí roztoky sloučenin, jako jsou uhličitan sodný, dusičnan amonný, chlorid sodný, síran sodný, kyselina sírová, kyselina dusičná a kyselina chlorovodíková, dále sloučenin obsahujících komplexující ligandy, jako jsou ionty citrátové, etylendiamintetraoctové a izomáselné, a sice samotné nebo ve směsi o celkové koncentraci 10_ 3 M až nasycený roztok.OF THE INVENTION are carbonate, sulfate, chloride, citrate and ethylenediaminetetraacetic ions, or by the use of sorbents and extracting agents with chelating functional groups such as carboxyl, hydroxyl, phosphorus, nitrogen and sulfur based groups and / or in the dark or in the light. a wavelength in the range of 250 nm to 1 m, isotopic exchange retardation occurs, with a temperature in the range of -173 ° C to 727 ° C and a sorbent particle size in the range of 1 μια to 0.01 m, isotopic desorption or reextraction components of compounds such as sodium carbonate, ammonium nitrate, sodium chloride, sodium sulphate, sulfuric acid, nitric acid and hydrochloric acid, and compounds containing complexing ligands such as citrate, ethylenediaminetetraacetic and isobutyric ions alone or in a mixture of a total concentration of 10 -3 M to a saturated solution. 2. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že se použije vodný roztok izotopových složek, jako jsou 235U(VI) a 238U(VI) a ligand, jako jsou ionty nitrátové, síranové a karbonátové, o celkové koncentraci 0,01 M až 0,1 M.2. The method of claim 1, wherein an aqueous solution of isotopic components such as 235 U (VI) and 238 U (VI) and a ligand such as nitrate, sulfate and carbonate ions are used at a total concentration of 0.01 M to 0.1 M. 3. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že separované izotopy, jako jsou izotopy 235U a 238U, jsou ve výchozí směsi v molárním poměru 1:500 až 1:100.3. The process of claim 1 wherein the separated isotopes, such as 235 U and 238 U, are in the starting mixture in a molar ratio of 1: 500 to 1: 100. 4. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že se použijí pevné sorbenty na bázi mycelia nižší houby kmene P. chrysogenum, nebo silně kyselé katexy na bázi styren-divinylbenzenového kopolymeru.4. A process according to claim 1, wherein solid sorbents based on the lower fungus of the P. chrysogenum strain or strongly acidic cation exchangers based on styrene-divinylbenzene copolymer are used. 5. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že doba trvání kontaktu fází se volí v rozsahu 100 s až 167 min.5. The method of claim 1, wherein the contact time of the phases is selected in the range of 100 s to 167 min. .. 6. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že se pracuje ve tmě, nebo při světle o vlnové délce 250 až 650 nm.6. The method according to claim 1, characterized in that it is operated in the dark or in light with a wavelength of 250 to 650 nm. 7. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že se pracuje při počtu otáček míchadla v rozsahu 0,80 až 12,0 s-1, s průtokovou rychlostí při kolonovém uspořádání v rozmezí 10 _ 3 až 10-1 m/s a s pevným sorbentem o velikosti částic v rozsahu 0,1 až 1 milimetr.7. A method according to claim 1, wherein the agitator speed is operated in the range of 0.80 to 12.0 s -1 , with a column flow rate in the range of 10 -3 to 10 -1 m / s and fixed. a sorbent having a particle size in the range of 0.1 to 1 millimeter. 8. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že se pracuje při teplotě v rozmezí 0 až 100 °C.8. The process of claim 1 wherein the temperature is between about 0 ° C and about 100 ° C. 9. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že k desorpci se použije roztok chloridu sodného a uhličitanu sodného, nebo kyseliny chlorovodíkové o koncentraci 0,1 až9. The process of claim 1 wherein the desorption is a sodium chloride / sodium carbonate solution or a hydrochloric acid solution having a concentration of 0.1 to
CS191378A 1978-03-24 1978-03-24 Method of Isotope Separation by Controlled Distribution Method Using Particularly Balanced Concentration Effect CS214905B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS191378A CS214905B1 (en) 1978-03-24 1978-03-24 Method of Isotope Separation by Controlled Distribution Method Using Particularly Balanced Concentration Effect

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS191378A CS214905B1 (en) 1978-03-24 1978-03-24 Method of Isotope Separation by Controlled Distribution Method Using Particularly Balanced Concentration Effect

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CS214905B1 true CS214905B1 (en) 1982-06-25

Family

ID=5354684

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS191378A CS214905B1 (en) 1978-03-24 1978-03-24 Method of Isotope Separation by Controlled Distribution Method Using Particularly Balanced Concentration Effect

Country Status (1)

Country Link
CS (1) CS214905B1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kabay et al. Solvent-impregnated resins (SIRs)–Methods of preparation and their applications
Kressin et al. The Quantitative Separation of Plutonium from Various Ions by Anion Exchange.
Chandrasekar et al. Highly selective separations of U (VI) from a Th (IV) matrix by branched butyl phosphates: insights from solvent extraction, chromatography and quantum chemical calculations
Prabhakaran et al. Selective extraction of U (VI) over Th (IV) from acidic streams using di-bis (2-ethylhexyl) malonamide anchored chloromethylated polymeric matrix
Kosyakov et al. Separation of transplutonium and rare-earth elements by extraction with HDEHP from DTPA solutions
Warshawsky et al. Impregnated Resins: Metal‐Ion Complexing Agents Incorporated Physically In Polymeric Matrices
Zolotov et al. Application of extraction methods for the determin of small amounts of metals
CS214905B1 (en) Method of Isotope Separation by Controlled Distribution Method Using Particularly Balanced Concentration Effect
US5441643A (en) Process for recovering metals from solution utilizing metalloprotein affinity chromatography
Hassanien et al. Separation and preconcentration of gallium (III), indium (III), and thallium (III) using new hydrazone-modified resin
JPH0253087B2 (en)
Tang et al. Enhanced extraction of lanthanides with crown ether carboxylic acids of increasing lipophilicity
Fritz et al. Separation of Iron by Reversed-Phase Chromatography.
Filer Separation of the trivalent actinides from the lanthanides by extraction chromatography
Zhang et al. Adsorption and chromatographic separation of Mo (VI) and Zr (IV) ions from a high-concentration oxalic acid solution by a macroporous silica-based N, N, N′, N′-tetraoctyl-3-oxapentane-1, 5-diamide polymeric adsorbent
Kocjan Silica gel modified with some sulfonated chelating reagents as a sorbent for the preconcentration, isolation and separation of metal ions
US2711362A (en) Curium-americium separation and purification process
CS214904B1 (en) Method of Isotope Separation by Controlled Distribution Method Using Kinetic Concentration Effect
Kedari et al. Mass transfer mechanism of the carrier-facilitated transport of uranium (VI) across 2-ethylhexyl phosphonic acid mono-2-ethylhexyl ester immobilised liquid membranes
Korkisch et al. Selective Cation-Exchange Separation of Cobalt in Hydrochloric Acid-Acetone Solutions
Ganzerli et al. Thorium adsorption behaviour on mixed ammonium lanthanum oxalate, LAOX
Kuroda et al. Anion-exchange system in magnesium nitrate media. Application to chemical analysis of manganese nodules for thorium and uranium
Hahn et al. TBP decomposition product behavior in post-extractive operations
Zaitsev et al. Recovery of Pd from spent fuel: 3. Recovery of Pd from nitric acid solutions using carbamoyl phosphine oxides
HU183570B (en) Process for the separation of isotopes with the method of directed distribution by means of the utilization of the isotopic concentration effect