DE1217351B - Verfahren zur Gewinnung von Cs 137-Salzen aus bestrahlten Kernbrennstoffen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

COId

Deutsche Kl.: 121-11/04

1217 351
K 50148 IV a/121
6. Juli 1963 '
26. Mai 1966

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Csl37-Salzen aus bestrahlten metallischen oder keramischen Kernbrennstoffen. Eventuell als Legierungsbestandteil oder als Strukturmaterial zusätzlich vorhandenes metallisches Molybdän stört bei dem Verfahren nicht.

Die Abscheidung des Cs 137 ist vor allem deshalb interessant, weil es auf Grund seiner langen Halbwertszeit (30 A) die Lagerung der bei der Kernbrennstoffaufarbeitung anfallenden Spaltprodukte erschwert, andererseits aber durch die Mögüchkeit seiner Verwendung als Strahlenquelle eine brauchbare Substanz darstellt.

Es ist bereits ein Verfahren zur Aufarbeitung von Kernbrennstoffen aus Uran, Plutonium od. dgl. vorgeschlagen worden, nach dem der Molybdän enthaltende Kernbrennstoff in einer oxydierenden, alkalischen Schmelze aufgeschlossen wird. Dabei kann die Schmelze beispielsweise aus einer Nitrat-Karbonat-Schmelze bestehen. Der in diesem Prozeß gewonnene Schmelzkuchen wird mit Wasser ausgelaugt und anschließend Niederschlag und Mutterlauge voneinander getrennt.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß dieses Verfahren mit besonderem Vorteil auch zur Reinisolierung von Cs 137 eingesetzt werden kann. Gemäß der Erfindung wird der Cs 137 als Spaltprodukt enthaltende Kernbrennstoff in einer oxydierenden alkalischen Schmelze aufgeschlossen und der gewonnene Schmelzkuchen mit Wasser, Natronlauge od. dgl. ausgelaugt. Bei niedrigen Abbränden, bei denen das Cs 137 praktisch gewichtslos vorhegt, ist es notwendig, geringe Trägermengen Cs der Schmelze zuzusetzen. Bei hohen Abbränden dagegen, wie sie beispielsweise in schnellen Brutreaktoren erzielt werden, Hegt das Cs 137 bereits in wägbaren Mengen vor, wodurch sich die Trägerzugabe erübrigt. Der letztere Fall ist also besonders für die Herstellung extrem hoher spezifischer Aktivitäten an Cs 137 geeignet. Verfährt man wie oiben angegeben, dann geht das Cs 137 quantitativ in die Mutterlauge und kann durch Trennen von Niederschlag und Mutterlauge leicht isoliert werden. Handelt es sich um Kernbrennstoffe, die mindestens 100 Tage abgekühlt waren, dann ist das Cs 137 frei von anderen Spaltprodukten, wie z. B. Ru, Zr, Nb, Sr, die quantitativ im Schmelzrückstand verbleiben.

Das Verfahren nach der Erfindung läßt sich mit gleich guten Ergebnissen auch dort einsetzen, wo die Kernbrennstoffe Molybdän zusätzlich enthalten. Beim Aufschluß in der alkalischen Schmelze und dem anschließenden Auslaugen mit Wasser, Natronlauge od. dgl. gehen Mo und Cs 137 gemeinsam in Lösung Verfahren zur Gewinnung von Cs 137-Salzen
aus bestrahlten Kernbrennstoffen

Anmelder:

Gesellschaft für Kernforschung m. b. H.,

Karlsruhe, Weberstr. 5

Als Erfinder benannt:
Dipl.-Chem. Dr. phil. Werner Bahr, Speyer;
Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. Hubert Vogg,
Leopoldshafen (Karlsruhe)

und es bedarf zur Isolierung des Cs lediglich einer Trennung von Mo. Diese läßt sich nach bekannten Verfahren beispielsweise so erreichen, daß durch Zugabe von Phosphorsäure Cs-Phosphor-Molybdat, das Salz einer Heteropolysäure des Mo, ausgefällt wird und anschließend durch Trennung über einen Ionenaustauscher das Cs von der Heteropolysäure wieder abgetrennt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist in den folgenden Beispielen näher erläutert. Die darin enthaltenen Größen- und Zahlenangaben sollen jedoch keine Beschränkung der Erfindung bedeuten. Vielmehr kann man unter den vorstehenden Richtlinien das Verfahren auch in abgewandelter Form mit Erfolg durchführen.

Beispiel 1

2,5 g unbestrahltes UO₂ wurden zusammen mit 36,4 mg CsNO₃, das mit Cs 137 radioaktiv markiert war, in eine Schmelze, bestehend aus 5 g NaNO₃, eingesetzt. Die Aktivität des eingesetzten Cs betrug 343 800 I/min. Das Gemisch wurde bei etwa 500° C zur Reaktion gebracht und nach dem Erkalten der Schmelzkuchen mit Wasser ausgelaugt. Nach Trennung des Niederschlags von der Mutterlauge ergaben sich folgende Aktivitätswerte (abgerundete Zahlenwerte): Mutterlauge: 340 510 I/min; Niederschlag 2500 I/min. Daraus folgt, daß Cs 137 fast quantitativ in die Mutterlauge geht und so von Uran und den Spaltprodukten abgetrennt werden kann.

Beispiel 2

Analog Beispiel 1, lediglich unter Verwendung von 2,5 g UO₂-Mo-Pulver mit einem Gehalt von 15 Gewichtsprozent Mo.

609 570/379

Beim Auslaugen mit Wasser oder in diesem Falle besser mit verdünnter Natronlauge gehen Cs und Mo gemeinsam in Lösung. Die Aktivität von Cs 137 am Niederschlag betrug <l°/o der Ausgangsaktivität.

Zur Trennung Cs-Mo wurde folgendermaßen verfahren: Durch Zugabe von etwas Phosphorsäure und Salpetersäure wurde Cs₂HPMo₁₂O₄₀ ausgefällt, in Ammoniak aufgelöst und über einen Anionenaustauscher das Cs-Kation von der Heteropolysäure ge- ίο trennt.

Beispiel 3

2,5 g eines längere Zeit bestrahlten und 100 Tage gekühlten UO₂-Pulvers wurden zusammen mit 36,4 mg CsNO₃ als Träger in eine Schmelze, bestehend aus 5 g NaNO₃, eingesetzt und die Reaktion analog Beispiel 1 durchgeführt. Gammaspektroskopische Untersuchungen an einem Einkanal zeigten, daß kein Cs 137 im Niederschlag nachweisbar ist. Dagegen besteht die Aktivität der Mutterlauge ausschließlich aus Cs 137.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Gewinnung von Csl37-Salzen aus bestrahlten Kernbrennstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß der Kernbrennstoff zunächst in einer oxydierenden, alkalischen Schmelze aufgeschlossen und der gewonnene Schmelzkuchen mit Wasser, Natronlauge od. dgl. ausgelaugt wird, worauf die das Cs 137 in Lösung enthaltende Mutterlauge von dem Niederschlag getrennt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Gewinnung von Csl37-Salzen aus Kernbrennstoffen mit niedrigem Abbrand der Schmelze geringe Mengen Cs als Trägersubstanz zugesetzt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Vorliegen von zusätzlichem Molybdän im Kernbrennstoff aus der neben Cs 137 auch Molybdän in Lösung enthaltenden Mutterlauge das Cs 137 durch Fällung als Cs₂HPMo₁₂O₄₀ abgeschieden wird und anschließend die Trennung des Cs von der Phosphormolybdänsäure durch Anionenaustausch erfolgt.

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