DE1159921B - Verfahren zur Entfernung von Zirkoniumionen und Fluoridionen aus einer diese Ionen neben Ionen des Urans enthaltenden Loesung - Google Patents
Verfahren zur Entfernung von Zirkoniumionen und Fluoridionen aus einer diese Ionen neben Ionen des Urans enthaltenden LoesungInfo
- Publication number
- DE1159921B DE1159921B DEU9202A DEU0009202A DE1159921B DE 1159921 B DE1159921 B DE 1159921B DE U9202 A DEU9202 A DE U9202A DE U0009202 A DEU0009202 A DE U0009202A DE 1159921 B DE1159921 B DE 1159921B
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- ions
- zirconium
- uranium
- fluoride
- precipitation
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G43/00—Compounds of uranium
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C19/00—Arrangements for treating, for handling, or for facilitating the handling of, fuel or other materials which are used within the reactor, e.g. within its pressure vessel
- G21C19/42—Reprocessing of irradiated fuel
- G21C19/44—Reprocessing of irradiated fuel of irradiated solid fuel
- G21C19/46—Aqueous processes, e.g. by using organic extraction means, including the regeneration of these means
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Description
DEUTSCHES
PATENTAMT
U9202IVa/12n
ANMELDETAG: 17. A U G U S T 1962
BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UNDAUSGABEDER
AUSLEGESCHRIFT: 27. DEZEMBER 1963
Die Erfindung betrifft die Entfernung von Zirkoniumionen und Fluoridionen aus Lösungen, die beim
Auflösen von Uran-Zirkonium-Legierungs-Brennelementen, welche in Kernreaktoren eingesetzt worden
oder für diesen Einsatz bestimmt sind, mit Fluorwasserstoffsäure erhalten werden. Diese Auflösung
wird durchgeführt, um das im Reaktor nicht verwendete Spaltmaterial oder aber das Material schadhafter
Brennelemente, die sich für den Reaktoreinsatz als ungeeignet erwiesen haben, wiederzugewinnen.
Die Lösungen der oben beschriebenen Art enthalten immer eine vergleichsweise große Menge an Zirkonium
und kleine Mengen an Uran, so daß man große Lösungsvolumina je Gewichtseinheit Uran
verarbeiten muß. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, das Volumen dieser Lösungen durch Eindampfen
zu vermindern, aber diese Maßnahme ist der Praxis nicht zugänglich, da mit zunehmender Konzentration
Zirkonium auszufallen beginnt.
Man hat ins Auge gefaßt, die Hauptmasse des Zirkoniums vor der Aufarbeitung der im Auflöser erhaltenen
Lösungen zu entfernen, so daß dann eine Konzentrierung durch Eindampfen ohne jede Ausfällung
erfolgen könnte. Eine solche Zirkoniumabtrennung würde auch einen größeren Teil der Radioaktivität
der Lösung eliminieren, so daß man bei der weiteren Behandlung der Lösung weniger Abschirmungen benötigen
würde. Es sind Ausfällverfahren untersucht worden, bei welchen das Zirkonium in einer festen,
leicht handhabbaren Form anfallen sollte. Es wurde auch als zweckmäßig betrachtet, vor der Einengung
der im Auflöser erhaltenen Lösung durch Eindampfen die Fluoridanionen zu entfernen, da diese für die
Korrosion der Behälter verantwortlich sind.
Man hat im Hinblick auf den letztgenannten Zweck vor der Einengung der im Auflöser gewonnenen Lösung
Aluminiumnitrat zugesetzt und dadurch die Fluoridanionen in Komplexform gebracht und ihre
korrosive Funktion beseitigt. Der Zusatz von Aluminiumnitrat führt jedoch zu einem so hohen Salzgehalt,
daß wiederum eine Einengung durch Abdampfen nicht in einem zufriedenstellenden Grade
möglich ist. Man hat auch die gleichzeitige Ausfällung von Zirkonium und Fluorid durch Zusatz eines
wasserlöslichen Bariumsalzes und Ausfällen eines Bariumfluorzirkonates untersucht, aber diese Reaktion,
die sehr langsam abläuft, erfordert die Anwendung erhöhter Temperaturen, was wiederum zu Korrosionsproblemen
führt.
Die Erfindung stellt ein Verfahren zur gleichzeitigen Ausfällung von Zirkonium- und Fluoridionen aus
wäßrigen Lösungen zur Verfügung, bei welchem so-Verfahren
zur Entfernung
von Zirkoniumionen und Fluoridionen
aus einer diese Ionen neben Ionen des Urans
enthaltenden Lösung
Anmelder:
United States Atomic Energy Commission, Germantown, Md. (V. St. A.)
Vertreter: Dr.-Ing. W. Abitz, Patentanwalt,
München 27, Pienzenauer Str. 28
München 27, Pienzenauer Str. 28
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 25. September 1961 (Nr. 140 617)
V. St. v. Amerika vom 25. September 1961 (Nr. 140 617)
Billie Joseph Newby, Idaho Falls, Id. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden
ist als Erfinder genannt worden
wohl das Zirkonium als auch das Fluorid fast quantitativ entfernt werden, insbesondere bei einer vergleichsweisen
hohen Geschwindigkeit bei Raumtemperatur, ohne daß, selbst bei erhöhter Temperatur,
Korrosionsprobleme auftreten. Sie ermöglicht diese Ausfällung unter Erzielung einer praktisch
quantitativen Trennung des Zirkoniums von Uran, wobei eine verhältnismäßig kleine Menge eines Ausfällmittels
für die quantitative Umsetzung genügt. Die Erfindung ermöglicht diese Ausfällung derart, daß
ein überstehendes Gut erhalten wird, das eine vergleichsweise geringe Salzmenge enthält und sich somit
durch Eindampfen konzentrieren läßt, was wiederum ein größeres Leistungsvermögen der bei
der weiteren Behandlung der uranhaltigen Lösung eingesetzten Vorrichtung, wie einer Extraktionskolonne, zuläßt.
Es wurde gefunden, daß mit einem Zusatz von Natriumformiat zu den obengenannten Lösungen
mehr als 97<Vo sowohl des Zirkoniums als auch des Fluors in Form einer Ausfällung entfernt werden. Die
Ausfällung ist kristallin und läßt sich leicht abfiltrieren. Ameisensäure, Paraformaldehyd oder ein Ge-
309 770/275
misch dieser beiden Stoffe rufen dagegen keine quantitative Zirkoniumausfällung hervor.
Das Verfahren gemäß der Erfindung kennzeichnet sich dadurch, daß man einer Zirkonium- und Fluoridionen
enthaltenden Lösung Natriumformiat zusetzt, wodurch eine praktisch quantitative Ausfällung von
Zirkonium- und Fluoridionen bewirkt wird, und die gebildete Ausfällung, von der Lösung abtrennt.
Die Natur der bei dem Verfahren gemäß der Erfindung ablaufenden Reaktion und die Zusammensetzung
der gebildeten Ausfällung sind nicht bekannt. Es hat sich lediglich gezeigt, daß man mindestens
2 Mol Natriumformiat je Mol Zirkonium bei der Behandlung der im Auflöser erhaltenen Lösungen benötigt,
in denen das Molverhältnis von F~: Zr gewöhnlich etwa 5 beträgt. Die Zirkoniumausfällung
beträgt bei diesen Bedingungen mindestens 97 °/o.
Das Natriumformiat soll in Form einer wäßrigen Lösung, z. B. mit einer 3- bis 8molaren Konzentration,
zugesetzt werden. Wie erwähnt, kann die Ausfällung bei Raumtemperatur, etwa 25° C, durchgeführt
werden, wobei sie innerhalb 5 Minuten vollständig ist. Ein Arbeiten bei erhöhter Temperatur,
z. B. etwa 60 C, ergibt jedoch auch zufriedenstellende Ergebnisse.
Bei der Anwendung' der Erfindung auf die Behandlung von Brennelementen aus einer Uran-Zirkonium-Legierung
werden die Brennelemente zunächst in an sich bekannter Weise in Fluorwasserstoffsäure gelöst.
Das Uran wird danach vorzugsweise in den sechswertigen Zustand oxydiert, da Uranylionen in keinerlei
wesentlichem Grade ausfallen; die Uranverluste durch gleichzeitige Ausfällung betragen in diesem
Falle gewöhnlich etwa 0,1 °/o. Geeignete Oxydationsmittel sind Wasserstaffperoxyd und bzw. oder Chromsäure,
Die Möglichkeit, Uran zu oxydieren, ist als solche naturgemäß bekannt.
Danach wird das Natriumformiat zu der Lösung hinzugegeben, wobei sich sofort eine Ausfällung bildet.
Man trennt die Ausfällung von dem überstehenden Gut auf herkömmlichem Wege, wie durch FiI-trieren,
Schleudern oder Dekantieren, ab und unterwirft sie einer oder mehreren Waschstufen, vorzugsweise
mit einer Natriumnitratlösung, z. B. mit einer Konzentration von 0,lmolar, um alles anhaftende
überstehende Gut zu entfernen.
ίο Das überstehende Gut kann dann durch Eindampfen
auf die gewünschte Urankonzentration und das gewünschte Volumen, etwa 33 bis 20 °/o des ursprünglichen
Volumens, eingeengt werden. Die Lösung steht damit für die Uranwiedergewinnung bereit, z. B.
durch eine Flüssig-Flüssig-Extraktion mit Trialkylphosphat, wie Tributylphosphat, Methylisobutylketon
od. dgl., nachdem Azidität und Salzkonzentration auf optimale Werte gebracht worden sind. Dieser Teil des
Verfahrens ist bekannt.
Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung.
Es werden drei Versuche durchgeführt. In jedem Versuch werden 50 ml der im Auslöser gewonnenen
Lösung eingesetzt, die an Zirkonium l,6molar ist und im Liter 3,7 g Uran enthält. Jedem Anteil wird
Chromsäure auf eine 0,03molare Konzentration zugesetzt, worauf man die Lösungen auf 60° C erhitzt.
Den Lösungen wird Fluorwasserstoffsäure in verschiedenen Anteilen zugesetzt. Zu den Gemischen
werden dann jeweils 50 ml einer 10,7 g Natriumformiat enthaltenden Lösung hinzugegeben.
Es tritt sofort eine Ausfällung ein; nach etwa 5 Minuten werden die Ausfällungen abfiltriert und
viermal, jeweils mit 25 ml 0,lmolarer Natriumnitratlösung, gewaschen.
Zusammensetzui Molverhältnis F: Zr |
Ergebnisse | Zr-Verlust im Filtrat % |
F-Verlust im Filtrat % |
|
Molverhältnis von F: Zr der Ausgangslösung |
5,0 5,2 5,7 |
ig der Ausfällung Molverhältnis Na: Zr |
2,7 5,4 6,9 |
<3,0 5,8 9,0 |
5,0 5,5 6,0 |
1,5 2,1 2,4 |
|||
Die Verluste an in die Ausfällungen übergehendes Uran betragen in den drei Versuchen nach einer
Wäsche im Mittel 2,4%, aber nach den vier Waschbehandlungen nur 0,2%.
Ein Brennstoffmaterial aus 1,9 kg Uran, 93 kg Zirkonium und 1,4 kg Zinn wird in 638 1 einer wäßrigen
an Fluorwasserstoffsäure 8molaren, an Wasserstoffperoxyd 0,lmolaren und an Chromsäure 0,03molaren
wäßrigen Lösung gelöst. Die erhaltene Lösung (Volumen 638 1) enthält im Liter 3,0 g Uran und ist
an Zirkonium l,6molar, Zinn 0,02molar, Fluoridanionen 8,0molar, weniger als 0,005molar an Wasserstoffperoxyd
und 0,03molar an Chromsäure und besitzt eine einer Molarität von 1,6 entsprechende Azidität.
Dieser Lösung wird dann Natriumformiat in einer zu einer 3,2molaren Konzentration führenden
Menge zugesetzt, was 2 Mol Natriumformiat je Mol Zirkonium entspricht. Die Ausfällung erfolgt bei
Raumtemperatur. Man trennt die Ausfällung von dem überstehenden Gut durch Filtrieren ab und
wäscht mit 12761 0,lmolarem wäßrigem Natriumnitrat. Die ausgewaschene Ausfällung enthält 1,9 g
Uran, 1005 Mol Zirkonium und 5025 Mol Fluorid.
Die Ausfällung von Zirkonium wie auch Fluorid entspricht einem Entfernungsgrad von etwa 98,5%.
Claims (4)
1. Verfahren zum Entfernen von Zirkonium- und Fluoridionen aus einer diese Ionen neben Ionen
des Urans, vorzugsweise im sechswertigen Zu-
stand, enthaltenden Lösung, unter Ausfällen und Isolieren der Ausfällung, dadurch gekennzeich
net, daß man die Zirkonium- und Fluoridionen unter Verwendung von Natriumformiat selektiv
ausfällt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Natriumformiat in einer
Menge von 2 Mol je Mol Zirkonium zugesetzt wird.
3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das Natriumformiat
in Form einer wäßrigen Lösung, vorzugsweise in 3- bis 8molarer Konzentration, zusetzt.
4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Ausfällung
bei einer Temperatur zwischen 20 und 60° C durchführt.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US14061761 US3093452A (en) | 1961-09-25 | 1961-09-25 | Precipitation of zirconium and fluoride ions from solutions |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1159921B true DE1159921B (de) | 1963-12-27 |
Family
ID=22492051
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DEU9202A Pending DE1159921B (de) | 1961-09-25 | 1962-08-17 | Verfahren zur Entfernung von Zirkoniumionen und Fluoridionen aus einer diese Ionen neben Ionen des Urans enthaltenden Loesung |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US3093452A (de) |
BE (1) | BE622406A (de) |
DE (1) | DE1159921B (de) |
GB (1) | GB963613A (de) |
NL (1) | NL282933A (de) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3238014A (en) * | 1964-07-06 | 1966-03-01 | Theodore A Gens | Recovery of uranium and plutonium values from aqueous solutions of ammonium fluoride |
US3301789A (en) * | 1966-03-04 | 1967-01-31 | Lane A Bray | Zirconium removal from strontium-90 |
FR2533907B1 (fr) * | 1982-10-04 | 1985-06-28 | Pechiney Ugine Kuhlmann Uran | Procede de purification de solutions aqueuses uraniferes contenant du zirconium et/ou du hafnium entre autres impuretes |
FR2568563B1 (fr) * | 1984-08-02 | 1990-01-12 | Cogema | Procede d'obtention d'un concentre uranifere de grande purete a partir de liqueurs contaminees par du zirconium |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2820692A (en) * | 1955-07-14 | 1958-01-21 | Roberta S Shor | Process of dissolving zirconium alloys |
-
0
- BE BE622406D patent/BE622406A/xx unknown
- NL NL282933D patent/NL282933A/xx unknown
-
1961
- 1961-09-25 US US14061761 patent/US3093452A/en not_active Expired - Lifetime
-
1962
- 1962-07-02 GB GB2525562A patent/GB963613A/en not_active Expired
- 1962-08-17 DE DEU9202A patent/DE1159921B/de active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
BE622406A (de) | 1900-01-01 |
NL282933A (de) | 1900-01-01 |
GB963613A (en) | 1964-07-15 |
US3093452A (en) | 1963-06-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2210106C2 (de) | Verfahren zur selektiven Extraktion von Metallionen aus wäßrigen Lösungen | |
DE2726556C2 (de) | Verfahren zur Extraktion von Ruthenium | |
DE1592427A1 (de) | Aufarbeitung von bestrahltem Kernbrennstoff | |
DE2449589C2 (de) | Verfahren zur Entfernung von Zersetzungsprodukten aus Extraktionsmitteln, die zur Wiederaufarbeitung abgebrannter Kernbrenn- und/oder Brutstoffe verwendet werden | |
DE2610948B2 (de) | Verfahren zur Gewinnung von Molybdän -99 aus mit Neutronen bestrahlter, spaltbare Stoffe und Spaltprodukte enthaltender Matrix | |
DE1150207B (de) | Verfahren zur Gewinnung von Plutonium | |
DE3408029C2 (de) | ||
DE1159921B (de) | Verfahren zur Entfernung von Zirkoniumionen und Fluoridionen aus einer diese Ionen neben Ionen des Urans enthaltenden Loesung | |
DE3428878C2 (de) | ||
DE3346405C2 (de) | ||
DE2610947C3 (de) | Verfahren zur Gewinnung von Molybdän-99 aus mit Neutronen bestrahlter, spaltbare Stoffe und Spaltprodukte enthaltender Matrix | |
EP0267393B1 (de) | Verfahren zur Verbesserung der Kritikalitätssicherheit in einem Flüssig-Flüssig-Extraktionsprozess für bestrahlte Kernbrenn- und/oder Brutstoffe | |
DE3875201T2 (de) | Ammoniumuranatplutonat, verfahren zu dessen herstellung und seine verwendung zur herstellung von uran-/plutonium-mischoxid. | |
DE1467313B2 (de) | Verfahren zur Trennung von Uran und Plutonium | |
DE3211286C2 (de) | ||
DE1483168A1 (de) | Verfahren zur Aufloesung nuklearen Brennstoffs | |
DE2804907A1 (de) | Verfahren zur behandlung von alkalischen, uranhaltigen fluessigkeiten | |
DE1295534B (de) | Verfahren zur Trennung von Uran und Thorium aus einer diese Stoffe enthaltenden Loesung | |
DD152774A1 (de) | Verfahren zur abtrennung von palladium und technetium aus loesungen der kernbrennstoffwiederaufbereitung | |
DE1150369B (de) | Verfahren zum UEberfuehren von Zirkonium und Uran enthaltenden Massen in bestaendige Loesungen | |
EP3750172B1 (de) | Verfahren zur trennung von cäsium und technetium | |
DE3602591C2 (de) | ||
DE2333642A1 (de) | Verfahren zur unterdrueckung der ausfaellung von fluorozirkonat | |
AT200108B (de) | Verfahren zur Trennung und Reindarstellung von unlösliche oder schwer lösliche Oxalate bildenden Elementen, vorzugsweise der seltenen Erden | |
DE1170918B (de) | Verfahren zur Abtrennung von Thorium und Uran aus einer neutronenbestrahlten Thoriummasse |