DE3243840A1 - Verfahren zur denitrierung waessriger, salpetersaurer, salzhaltiger abfall-loesungen - Google Patents

Verfahren zur denitrierung waessriger, salpetersaurer, salzhaltiger abfall-loesungen

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DE3243840A1 DE19823243840 DE3243840A DE3243840A1 DE 3243840 A1 DE3243840 A1 DE 3243840A1 DE 19823243840 DE19823243840 DE 19823243840 DE 3243840 A DE3243840 A DE 3243840A DE 3243840 A1 DE3243840 A1 DE 3243840A1
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Description

Kernforschungszentrum Karlsruhe, den 16.11.1982 Karlsruhe GmbH PLA 8269 Gl/he
ANR Ioo2597
Verfahren zur Denxtrierung wäßriger, salpetersaurer, salzhaltiger Abfall-Lösungen
BAD ORIGINAL
Bes ehreibung:
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Denitrierung wäßriger, salpetersaurer, salzhaltiger Abfall-Lösungen
Bei der Wiederaufarbeitung bestrahlter bzw. abgebrannter Brenn- und/oder Brutelemente entstehen wäßrige, radioaktive Abfall-Lösungen, die eine Reihe von Salzen mit sich führen. U.a.enthalten diese Lösungen Aktixiiden-Salze, die vor einer weiteren Behandlung der Abfall-Lösungen, beispielsweise einer die Verfestigung von radioaktiven Spaltnukliden bezweckenden Maßnahme, aus diesen Lösungen entfernt werden müssen. Dies könnte beispielsweise durch Fällung mit Oxalsäure geschehen, wenn das Löslichkeitsprodukt der Aktiniden-Oxalate, z.B. des Plutoniumoxalats, überschritten werden kann. Dies ist jedoch nur möglich, wenn die in hoher Konzentration vorliegende Salpetersäure praktisch vollständig zerstört wird.
Zur Beseitigung hoch radioaktiver Abfall-Lösungen wurden bisher eine Reihe von Denitrierungs-Verfahren vorgeschlagen. Einige dieser Verfahren seien hier genannt:
O L Η' O O Η· U
R.C.Forsman, G.C.Oberg (Formaldehyde Treatment of Purex-Radioactive Waste) beschrieben in ihrem US AEC-Bericht der Hanford-Works HW-79622, Oct.1963, die Denitrierung mit Formaldehyd.
S.Drobnik zerstörte die Salpetersäure mit Ameisensäure (DE-PS 19 35 273).
Über die Denitrierung mit Zucker berichteten L.A.Bray und E.C.Martin (US-PS 3,158,577).
Mit Phosphor denitrierten W.Boccola und A.Donato (siehe DE-PS 21 25 915).
Die Zerstörung des Salpetersäureüberschusses in radioaktiven Abfall-Lösungen mit Hilfe von Glycerin und die anschließende Verfestigung des Rückstandes als Alkydharz beschrieben H.Richter und H.Sorantin in einem Bericht der österreichischen Studiengesellschaft für Atomenergie GmbH (Seibersdorf) SGAE Ber.Nr. 2 252 ST 23/74, März 1974.
Die genannten Verfahren weisen folgende Nachteile auf:
Die Denitrierung mit Formaldehyd oder Ameisensäure:
Salpetersaure Lösung und Denitrierungsreagenz können nicht vor der Reaktion gemischt werden, da sonst beim Erhitzen die Denitrierungsreaktion zu heftig verläuft. Das Denitrierungsreagenz muß während der Reaktion zudosiert werden. Die Abtrennung von überschüssigem Reagenz ist problematisch.
BADiQSfGINAL
Die Denitrierung mit Zucker:
Zucker wird als wäßrige Lösung zugegeben. Dadurch wird das Volumen der Abfall-Lösung zusätzlich vergrößert. ■
Die Denitrierung mit Phosphor:
Dabei werden u.a. nichtflüchtige- Phosphorsäuren gebildet, die in der denitrierten Lösung verbleiben.
Die Denitrierung mit Glycerin:
Die Reaktion zeigt eine Induktionszeit, die von der Temperatur abhängig ist. Auch hier wird das Denitrierungsreagenz während der Reaktion zudosiert.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, den Säure- und Nitratgehalt von salpetersauren Abfall-Lösungen weitgehendst zu reduzieren und den Gesamtsalzgehalt der Abfall-Lösung zu verringern, ohne daß heftige Reaktionen oder eine Vergrößerung des Volumens der Abfall-Lösung befürchtet werden muß. Die Erfindung soll außerdem einen an die Denitrierung anschließenden Fällungsschritt für beispielsweise Aktiniden oder andere gelöste Stoffe erleichtern.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Abfall-Lösung bei Raumtemperatur mit Ethylalkohol vermischt und die Mischung auf mindestens 80 C erwärmt wird.
BAD ORIGINAL
OAHJÜ4U
Das erfindungsgemäße Verfahren bringt folgende Vorteile mit sich:
Die salpetersaure Abfall-Lösung und das Denitrierungsreagenz können bereits bei Raumtemperatur miteinander vermischt werden. Die Denitrierungsreaktion beginnt bei ca. 80 bis 90°C. Eine gewisse Induktionszeit für die gewünschte Reaktion (wie bei der Denitrierung mit Glycerin) tritt beim erfindungsgemäßen Verfahren nicht auf. Überschüssiger Ethylalkohol kann durch einfache Destillation aus der Reaktionslösung entfernt werden, so daß eine nachträgliche Zersetzung einer Restmenge, wie im Falle der Ameisensäure oder des Formaldehyds mit Wasserstoffperoxid, nicht mehr nötig ist. Es wird auch eine zusätzliche Volumenvergrößerung der Abfall-Lösungen, wie im Falle einer Zuckerzugabe, vermieden.
Es wurde festgestellt, daß ein Molverhältnis von weniger als 1:1 Ethylalkohol zu Salpetersäure für eine weitgehende Denitrierung ausreicht.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Durchführungsbeispiels näher erläutert.
Beispiel:
Apparatur: Rundkolben mit aufgesetztem Liebig- bzw. Rückflußkühler, Magnetrührer, Thermometer und Heizpilz.
BAD ORiGINAL
Durchführung:
Die salpetersaure, simulierte Abfall-Lösung wurde bei Zimmertemperatur mit Ethanol (Molverhältnis HNO3/C2H5OH = 1) vermischt. Anschließend wurde unter Rühren erwärmt. Bei ca. 8O0C setzte Gasentwicklung ein und die Mischung begann zu sieden. Die Reaktionslösung wurde bis ca. 95 - lOCPC erwärmt und bei dieser Temperatur gehalten.
Nach dem Abkühlen wurde die Restsäurekonzentration durch Titration mit Natronlauge bestimmt.
Zusammensetzung der verwendeten simulierten Abfall-Lösung
HNO3 : 1 Mol/l
Na : 81 g/l
Al, Ca, Cr, Cu, Fe, K, Mg,
Mn, Mo, Ni, Ru, Zn, Cs, Sr : 24 g/l (gesamt)
Nitrat : 251 g/l
Die Metalle wurden in Form ihrer Nitratsalze eingesetzt.
Ergebnis:
a) Kühler: Liebig .
Denitrierungsreagenz: Ethanol Ansatz: 200 ml simulierte-Abfall-Lösung
- 7 - ■
O L *+ O O *f U
Zeit. CmirQ 180
240
% der urspr. Vorhand. HNO^.
zersetzt 75,5
78
b) Kühler: Rückfluß Denitrierungsreagenz: Ethanol Ansatz: 200 ml simulierte Abfall-Lösung
Zeit Qnirj] 90
18O
24O
% der urspr. Vorhand.HNO3
zersetzt 94,5 95,5 95,5
BAD ORIGINAL

Claims (1)

  1. Kernforschungszentrum Karlsruhe, den 16.11.1982 Karlsruhe GmbH PLA 8269 Gl/he
    ANR Ioo2597
    Patentanspruch:
    Verfahren zur Denitrierung wäßriger, salpetersaurer, salzhaltiger Abfall-Lösungen,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Abfall-Lösung bei Raumtemperatur mit Ethylalkohol vermischt und die Mischung auf mindestens 8O°C erwärmt
DE19823243840 1982-11-26 1982-11-26 Verfahren zur denitrierung waessriger, salpetersaurer, salzhaltiger abfall-loesungen Granted DE3243840A1 (de)

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