DD217190A1

DD217190A1 - Verfahren zur abtrennung von strontium und caesium aus wiederaufbereitungsloesungen

Info

Publication number: DD217190A1
Application number: DD25397383A
Authority: DD
Inventors: Ernst-Juergen Langrock; Helmut Langguth
Original assignee: Adw Ddr
Priority date: 1983-08-16
Filing date: 1983-08-16
Publication date: 1985-01-09

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur schnellen und selektiven Abtrennung von Sr und Cs aus Wiederaufbereitungsloesungen abgebrannter Kernbrennelemente durch Extraktion mit Kronenethern und loest die Aufgabe, die Wiederverwendung des Kronenethers zu ermoeglichen. Die waessrige Abfalloesung wird auf einen p H-Wert zwischen 2 und 4 eingestellt und mit Picrat versetzt. Die Extraktion erfolgt mit Kronenethern vom Typ R-18-Krone-6 in Chloroform oder n-Alkanen, die Rueckextraktion von Sr und Cs aus der organischen Phase mit 2-4 N HCl oder HNO3. Danach kann das organische Extraktionsgemisch sofort wieder eingesetzt werden.

Description

Verfahren zurAbtrennung von Strontium und Cäsium aus Wiederaufbereitungslösungen ' . ' ;

Anwendungsgebiet der Erfindung · << \

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur schnellen und selektiven Abtrennung von Strontium und Cäsium aus Wiederaufbereitungslösungen abgebrannter Kernbrennelemente durch Extraktion mit Kronenethern.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Von Kronenethern ist bekannt, daß sie gegenüber Alkali- und Erdalkalimetallen eine hohe Komplexbildungskonstante aufweisen. Es wurden deshalb Untersuchungen zum Einsatz von Kronen-.ethern für die Extraktion von Strontium und Cäsium durchgeführt« Als organische Phase dienten z.B. 24-Krone-8~Lösungen •(Bezeichnungen nach C«J· Pedersen, J.^Am· Chem. Soc· (1967), 7017) in QCl₄ oder Kerosin mit unterschiedlichen Zusätzen von Tributylphosphat bzw· Di-2ethyl-hexylphosphorsäure« Die wäßrigen Lösungen enthielten 0,001 M CsUO₃ oder Sr(NO-J₂ im Salpetersäure unterschiedlicher ,Stärke· In einigen Fällen wurde.außerdem KNOp zugefügt (Separation Science and Technology ü (1979) 395). Auch der Einsatz von Picrat wurde untersucht (J. Am· Chem. Soc. £3 (1971) 4674), doch waren die Verteilungskoeffizienten für die Alkalimetalle extrem klein. Pur die Extraktion der Erdalkalimetalle aus salpetersaurer Lösung wurde Dicyclohexyl-18-K_rorie_6 in Dichlorethan eingesetzt (Radiochimija Nr* 2/1-982, 214)· Das Maximum der Extraktion

100480

wird bei 1,5 - 2 M HNO, erreicht. Die Rückextraktion erfolgte mit Wasser im Überschuß bei erhöhter Temperatur·

Wegen der hohen Kosten der Kronenether ist es jedoch zu keinem technischen Einsatz für die Abtrennung von Strontium und /oder Cäsium gekommen. ν

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist die schnelle und selektive Abtrennung von Strontium und Cäsium aus Abfallösungen der Wiederaufbereitung abgebrannter Brennelemente.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Abtrennung von Strontium und Cäsium aus solchen Lösungen anzugeben , das die Wiederverwendung der eingesetzten Kronenether ermöglicht.

Das erfindungsgeraäße Verfahren, das aus den Schritten

- Einstellen der wäßrigen Lösung auf einen pH-Wert zwischen 2 und 4, '

- Zugabe von Picrat und

- Extraktion mit Kronenether

besteht, ist dadurch gekennzeichnet, daß als Extraktionsmittel Kronenether vom Typ R-18-Krone-6 in Chloroform oder n-Alkaneij eingesetzt werden und die Rückextrakt ion von Strontium und Cäsium aus der organischen Phase mit 2-4 K anorganischen Säuren, vorzugsweise mit Salzsäure oder Salpetersäure erfolgt.

Überraschenderweise wurde gefunden_l9 daß nur die Rückextraktion mit anorganischen Säuren in dem genannten Konzentrationsbereich sowohl zur vollständigen Rückextraktion von Strontium und Cäsium als auch zur sofortigen Wiedereinsetzbarkeit des organischen Ex tr ak ti ons gemisches führt· Bei Verwendung z.B. stärkerer Säuren ist die Wiederverwendbarkeit des organischen Extrak-

tionsgemisches auch nach Behandlung mit Alkalien oder/ und Wasser nicht zu erreichen· Die vielfache Verwendbarkeit des Extraktionsmittels ,ist aber Voraussetzung für die praktische Anwendbarkeit der Extraktion mit Kronenethern. Die Konzentration der Kronenether im Lösungsmittel soll möglichst hoch sein; sie wird im allgemeinen durch ihre Löslichkeit begrenzt. Das Phasenverhältnis liegt bei 1:1, kann aber · auch davon abweichen. '

Strontium und Cäsium werden in einem Extraktions8chritt innerhalb weniger Sekunden in guter Ausbeute abgetrennt* Da auch die Rückextraktion sehr schnell von Statten geht, eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren für eine Schnellabtrennung« Die rückextrahierten Komponenten Strontium und Cäsium können in bekannter Weise aufgetrennt werden· .

Eine elegante Variante des vorgeschlagenen Verfahrens ist die Durchführung als Membranprozeß: eine feste permeable Membran trägt auf einer Seite einen den Kronenether enthaltenden Lösungsmittelfilm, auf dieser Seite wird die wäßrige Lösung mit den zu extrahierenden Komponenten vorbeigeführt, die andere Seite der Membran steht dagegen mit einer-2-4 N anorganischen Säure in Kontakt« über die Membran werden Strontium und Cäsium in die Säure transportiert* Die weitere Auftrennung kann dann wieder in bekannter Weise erfolgen·

Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß die eingesetzten Kronenether ohne weitere Behandlung mehrfach für die Extraktion eingesetzt werden können« Das wird außerdem durch die Tatsache gefördert, daß sich Kronenether durch eine hohe Strahlenbeständigkeit auszeichnen·

Ausführungsbeispiel

250 ml einer Spaltproduktlösung, die neben anderen Spaltprodukt .ten-auch 4,9.1O"3 Mol/1 Cäsium und 2,8.10"³ Mol/l Strontium in

3 M KUOo enthält, werden mit Natronlauge auf einen pH-Wert von

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2,8 eingestellt· Dann wird soviel Nätriumpicrat zugesetzt, daß die Lösung 0,2 molar an Pierat ist. Die Extraktion erfolgt mit 250 ml einer 0,1 M R-18-Krone-6-Lö3ung in;Chloroform durch Schütteln in einem Extraktor (Schüttelzeit 15 Sekunden). Wach'der Phasentrennung wird das organische Gemisch mit 200 ml 4 J HGl behandelt und somit Strontium und Cäsium rückextrahiert. Das organische Extraktionsgemisch wird danach ohne weitere Behandlung in den Sxtraktor rückgeführt. Die Auftrennung von Strontium und Cäsium wird in bekannter Weise vorgenommen· Die Extraktion ist sehr selektiv, die Anteile der anderen Spaltprodukte in der organischen Phase sind kleiner als 0,01 %*

Claims

Erfindungsanspruch, . .

1. Verfahren zur Abtrennung von Strontium und Cäsium aus Wiederaufbereitungslösungen abgebrannter Kernbrennstoffe, bestehend aus der Einstellung der wäßrigen Lösung auf einen pH-Wert zwischen 2 und 4»der Zugabe von Picrat und der Extraktion mit Kronenethern, dadurch gekennzeichnet, daß als Extraktionsmittel Kronenether vom Typ R-18-Krone-6 in Chloroform oder n-Alkanen eingesetzt werden und die Rückextraktion von Strontium und Cäsium mit 2-4 N anorganischer Säure erfolgt.

2. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Rückextraktion Salzsäure oder Salpetersäure eingesetzt werden.

3· Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß das organische Gemisch nach der Rückextraktion ohne weitere Behandlung wieder als Extraktionsmittel eingesetzt wird.

4. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spaltproduktlösung auf einer Seite einer festen permeablen Membran, die mit dem kronenetherhaltigen Lösungsmittel beschichtet ist, und die 2-4 N,anorganische Säure an der anderen Seite dieser Membran vorbeigeführt wird_β