DE3546128C2 - - Google Patents
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- DE3546128C2 DE3546128C2 DE19853546128 DE3546128A DE3546128C2 DE 3546128 C2 DE3546128 C2 DE 3546128C2 DE 19853546128 DE19853546128 DE 19853546128 DE 3546128 A DE3546128 A DE 3546128A DE 3546128 C2 DE3546128 C2 DE 3546128C2
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- B01D11/04—Solvent extraction of solutions which are liquid
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- 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
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung eines
Flüssig-flüssig-Extraktionsprozesses gemäß dem Oberbegriff
des ersten Patentanspruchs.
Flüssig-flüssig-Extraktionsprozesse dienen meist der Gewinnung
oder Rückgewinnung von Wertstoffen, wie z. B. metallische
Elemente enthaltende Ionen, Verbindungen oder Komplexe
und werden in Extraktionskolonnen, insbesondere in Pulskolonnen,
in Mischabsetzern oder in einer Batterie von Zentrifugalextraktoren
etc. durchgeführt. Solche Prozesse werden
insbesondere auch bei der Wiederaufarbeitung von abgebrannten
Kernbrenn- und/oder Brutstoffen verwendet, wobei Uran
allein und/oder Plutonium mittels Tributylphosphat
(TBP) als Uranylnitrat bzw. Plutonium(IV)-Nitrat aus
einer wäßrigen, salpetersauren Auflöser-Lösung in die organische
Lösung extrahiert werden. Dies erfolgt in den genannten
Vorrichtungen im Gegenstrom der beiden Phasen. Als
organische Phase wird meistens eine 30 Vol-%ige Lösung des
TBP in einem aliphatischen Verdünnungs- bzw. Lösungsmittel
benutzt, welche das Uran oder auch das Plutonium aus Lösungen
von Salpetersäure oder aus anderen Lösungen mit gutem
Erfolg extrahiert. Hierbei kann meist eine Hälfte des Gegenstromextraktors,
in welchem die Extraktion stattfindet, für
eine Wäsche der zuvor beladenen organischen Phase ausgenützt
werden. Dementsprechend werden Anfang und Ende eines Extraktors
hier so definiert, daß am Anfang des Extraktors die
organische Phase, im vorliegenden Falle die Extraktionsmittelphase,
eingeleitet wird, in einen mittleren Teil des
Extraktors die wäßrige Lösung von Uran und evtl. auch von
Plutonium als Einsatzlösung eingespeist und am
Ende des Extraktors eine wäßrige Waschlösung eingeführt
wird. In analoger Weise wird das Uran und das Plutonium aus
der beladenen organischen Phase als Feedlösung rückextrahiert,
wobei die beladene organische Phase in einen mittleren
Teil des Extraktors eingespeist wird. Dann wird am Ende
des Extraktors die wäßrige Phase, in diesem Falle als Extraktionsmittelphase,
und am Anfang des Extraktors frische
organische Phase eingeleitet, die aus dem wäßrigen Rückextrakt
diejenigen Inhaltsstoffe der Lösung herauswäscht, die
nicht mit dem Uran oder Plutonium rückextrahiert werden
sollen.
Bei der Extraktion kann die Konzentration von Uran in der
wäßrigen Einsatzlösung in weiten Grenzen variieren. In der
organischen Phase wurde bisher jedoch eine hohe
Beladung mit Uran angestrebt (70-90 g/l), um die Extrahierbarkeit
von abzutrennenden Stoffen (d. h. Spaltprodukten,
Neptunium usw.) zu unterdrücken. Ein solches Verfahren ist
beispielsweise aus der DE-OS 19 29 512 bekannt. War die Konzentration
von Uran in der Einsatzlösung niedrig, beispielsweise
30-50 g/l wurde der Extraktor nach einem sogenannten
verdünnten Fließschema betrieben, wie es etwa in
der GB 21 18 759 beschrieben ist. Bei einem sogenannten
konzentrierten Fließschema enthielt die wäßrige Phase 200-
430 g U/l. Es ist offensichtlich, daß das Verhältnis der
Fließraten der organischen und der wäßrigen Phase bei dem
verdünnten Fließschema niedrig (0,3-0,7) und bei dem konzentrierten
Fließschema hoch (2-6) gehalten werden muß.
Es ist ein Vorteil des konzentrierten Fließschemas, daß der
Gesamtdurchsatz der Phasen deutlich, d. h. 1,6-3,5mal,
niedriger ist als bei dem verdünnten Fließschema.
Das ermöglicht, in einer Wiederaufarbeitungsanlage kleinere
Extraktionsapparate und Behälter zu benutzen und dadurch
Baukosten für abgeschirmte Räume zu reduzieren. Dagegen kann
als Vorteil des verdünnten Fließschemas angesehen werden,
daß die Trenneffektivität der Extraktionsoperation besser
ist. So z. B. wird das nur mäßig extrahierbare Neptunium(IV)
bei dem konzentrierten Fließschema zusammen mit Uran(VI)
extrahiert, weil bei dem hohen Phasenflußverhältnis der
Extraktionsfaktor von Neptunium(IV) höher als eines ist (der
Extraktionsfaktor ist als Produkt des Verteilungskoeffizienten
und des Phasenflußverhältnisses definiert). Wenn die mit
Uran beladene organische Phase ungewaschen bleibt oder mit
einer genügend konzentrierten Lösung von Salpetersäure gewaschen
wird, verläßt das Neptunium den Extraktor in der
organischen Phase zusammen mit dem Uran. Wenn jedoch die
beladene organische Phase zwecks besserer Dekontamination
von Spaltprodukten mit einer verdünnten Lösung von Salpetersäure
gewaschen wird, akkumuliert sich das Neptunium im
Extraktor. Bei einem verdünnten Fließschema ist der Extraktionsfaktor
von Uran für eine gute Extraktionsausbeute noch
hoch genug, aber der Extraktionsfaktor von Neptunium(IV)
sinkt unter eins und das Neptunium(IV) bleibt überwiegend
im wäßrigen Raffinat.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Wirksamkeit
eines Flüssig-Flüssig-Extraktionsprozesses zu verbessern,
bei welchem in einem Zweiphasensystem mit flüssiger wäßriger
und flüssiger organischer Phase aus einer der beiden Phasenarten
als Ausgangsflüssigkeit in einer mehrstufigen oder
vielstufigen Extraktionsvorrichtung ein oder mehrere Wertstoffe
von Verunreinigungen befreit bzw. gereinigt werden
und gleichzeitig bei Vorliegen mehrerer Wertstoffe diese
voneinander gut getrennt werden. Die erwünschten Wertstoff-
Produkte sollen mit der Erfindung reiner erhalten werden,
sowohl im Hinblick auf Verunreinigungen als auch im Hinblick
auf andere Wertstoffe. Insbesondere sollen Aktinidenionen,
Aktinidenverbindungen oder Aktiniden-Komplexe aus wäßrigen
oder organischen Lösungen, wie sie bei der Wiederaufarbeitung
von abgebrannten Kernbrenn- und/oder Brutstoffen anfallen,
von in diesen Lösungen vorhandenen Spalt- und Korrosionsprodukten
abgetrennt und gereinigt werden und einzeln
in reiner Form auch gegenüber anderen Aktiniden in Lösung
erhalten werden, wie beispielsweise Uran oder Plutonium. Die
Vorteile des sogenannten konzentrierten Fließschemas und des
sogenannten verdünnten Fließschemas sollen gleichzeitig
erhalten werden.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
- a) die Extraktionsmittelphase vor ihrer Einspeisung in die Extraktionsvorrichtung in mindestens zwei Teilströme aufgeteilt wird und die Teilströme einzeln an verschiedenen Stellen der Extraktionsvorrichtung jeweils in ihrer Fließrichtung vor der Einspeisestelle der zu extrahierenden Phase eingeleitet werden, oder
- b) zusätzlich zu Schritt a) die der zu extrahierenden Phase entsprechende Flüssigkeit zum Waschen der beladenen Extraktionsmittelphase ganz oder teilweise an einer Stelle der Extraktionsvorrichtung in ihrer Fließrichtung vor der Einspeisestelle der zu extrahierenden Phase aus der Extraktionsvorrichtung entnommen wird, an einer vorbestimmten Anzahl Stufen der Extraktionsvorrichtung vorbeigeführt und an einer Stelle in ihrer Fließrichtung nach der Einspeisstelle wieder in die Extraktionsvorrichtung eingeleitet wird.
Im Falle, daß die die Wertstoffe enthaltende Ausgangsflüssigkeit
aus einer wäßrigen Lösung und die Extraktionsmittelphase
aus einer Lösung eines Extraktionsmittels in einem
organischen Lösungsmittel oder Verdünnungsmittel besteht,
erfolgt die Aufteilung der Extraktionsmittelphase nach
Schritt a) im Verhältnis der Fließraten zweier Teilströme im
Bereich von 1 bis 20 bis 1 zu 1,5, wobei die Einspeisestelle
des Teilstroms mit der höheren Fließrate der Einspeisestelle
der Ausgangsflüssigkeit näher liegt als die des Teilstromes
mit der niedrigeren Fließrate. Im Falle, daß die die Wertstoffe
enthaltende Ausgangsflüssigkeit aus einer organischen
Lösung von Wertstoff-Verbindungen bzw. -Komplexen in einem
organischen Lösungsmittel und die Extraktionsmittelphase aus
einer wäßrigen Lösung besteht, erfolgt die Aufteilung der
Extraktionsmittelphase nach Schritt a) im Verhältnis der
Fließraten zweier Teilströme im Bereich von 1 bis 20 bis 1 zu
1,5, wobei die Einspeisestelle des Teilstroms mit der höheren
Fließrate der Einspeisestelle der Ausgangsflüssigkeit
näher liegt, als die des Teilstroms mit der niedrigeren
Fließrate. Im Falle, daß die die Wertstoffe enthaltende
Ausgangsflüssigkeit aus einer organischen Lösung von Wertstoff-
Verbindungen bzw. -Komplexen in einem organischen
Lösungsmittel und die Extraktionsmittelphase aus einer wäßrigen
Lösung besteht, erfolgt die Aufteilung der Extraktionsmittelphase
gemäß der gemeinsamen Anwendung der Schritte
a) und b) im Verhältnis der Fließraten zweier Teilströme
im Bereich von 1 zu 10 bis 10 zu 1. Im Falle, daß die
Flüssigkeit zum Waschen der beladenen Extraktionsmittelphase
aus einer organischen Lösung und die Extraktionsmittelphase
aus einer wäßrigen Lösung besteht, wird die Waschflüssigkeit
mindestens zu einem Teil an dem dem organischen Produkt-
Strom-Auslaß der Vorrichtung gegenüberliegenden Ende in die
Vorrichtung eingespeist, aus einer Extraktions-Stufe vor der
Einspeisungsstufe der Ausgangsflüssigkeit aufgrund einer
Sperre für die Waschflüssigkeit in der Vorrichtung aus dieser
herausgeleitet und im Bereich von 2 bis 12 Stufen nach
der Einspeisungsstufe der Ausgangsflüssigkeit in die Vorrichtung
wieder eingeleitet. In einer vorteilhaften Weiterbildung
der Erfindung wird der Teilstrom (BX1) der wäßrigen
Extraktionsmittel-Lösung, der der Einspeisungsstufe der
organischen Ausgangsflüssigkeit am nächsten
eingeleitet wird, in einer geringeren Menge angewendet als
der andere Teilstrom BX.
Die Vorteile beider bisher bekannter Fließschemata werden
mit dem erfindungsgemäßen Verfahren in einem kombinierten
Fließschema dadurch vereinigt, daß nicht der ganze Strom
beispielsweise der organischen Phase, sondern nur ein Teil
von ihm am Anfang eines Extraktors eingespeist wird. Der
Rest des organischen Stroms muß dann in einem oder mehreren
Teilströmen zwischen dem Anfang des Extraktors und dem Einspeisepunkt
der Einsatzlösung eingeführt werden. So arbeitet
der Extraktor in einem oder mehreren Abschnitten unter Flußverhältnissen,
die einem verdünnten Fließschema entsprechen,
und in einem oder mehreren Abschnitten unter Flußverhältnissen,
die einem konzentrierten Fließschema entsprechen.
Die erfindungsgemäße, geteilte Einspeisung einer der Phasen
in einen Gegenstromextraktor kann auch angewandt werden,
wenn aus einer mit zwei oder mehreren Komponenten beladenen
organischen Phase nur eine der Komponenten in einen wäßrigen
Strom extrahiert werden soll. In diesem Falle wird nur ein
Teil des wäßrigen Stroms am Ende des Extraktors eingespeist,
während der Rest in einem oder mehreren Teilströmen zwischen
dem Ende des Extraktors und dem Einspeisepunkt der beladenen
organischen Phase eingeführt wird.
Schließlich können unterschiedliche Flußverhältnisse der
Phasen in verschiedenen Abschnitten eines Gegenstromextraktors
geschaffen werden, indem ein Strom an einem Abschnitt
des Extraktors vorbei umgeleitet wird. Wenn z. B. in die
Mitte eines Extraktors eine beladene und am Anfang eine
frische organische Phase eingeleitet werden, vereinigen sich
beide organischen Ströme in dem Einspeisepunkt der beladenen
organischen Phase. Erfindungsgemäß wird jedoch der Weg der
frischen organischen Phase in den Einspeisepunkt der beladenen
organischen Phase versperrt, die frische organische
Phase wird vor der Sonne aus dem Extraktor ausgeführt und
nach Vorbeilaufen an einem beliebig langen Abschnitt des
Extraktors wieder eingeführt und so mit der beladenen organischen
Phase außerhalb ihres Einspeisepunktes vereinigt.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Beschreibung
einiger Durchführungsbeispiele näher erläutert.
Das herkömmliche Fließschema (s. Fig. 1), hier für einen
sechszehnstufigen Misch-Absetzer ausgelegt, sieht die Anwendung
einer mäßig sauren, uranreichen wäßrigen Einsatzlösung
DF vor. Außer Uran enthielt die Einsatzlösung kleine Mengen
von Plutonium(IV) und Neptunium(V, VI), die vom Uran im 1.
Extraktionszyklus nicht abgetrennt worden waren und die bei
der Reinigung abzutrennen sind. In den Stufen 1 bis 6 wurde
das Uran(VI) extrahiert und die beladene organische Phase
zuerst mit einer konzentrierteren Lösung DS (in eine der
Stufen 7 bis 10 eingespeist) und dann mit einer verdünnteren
Lösung von Salpetersäure DS1 (in die Stufe 16 eingespeist)
zur Dekontamination von Spaltprodukten gewaschen.
Das Durchführungsbeispiel, dessen Bedingungen in Fig. 1 angegeben
sind, lieferte folgende Ergebnisse: das Uran(VI) wurde in
den Stufen 1 bis 6 mit einer so hohen Ausbeute extrahiert,
daß der Uranverlust in das wäßrige Raffinat DW nur <0,1 Gew.-%
betrug. Das in dem DS-Strom eingeleitete Uran(IV)
wurde während der Gegenstromkontaktierung überwiegend reoxidiert
und als Uran(VI) extrahiert. Das Neptunium(V, VI) wurde
teilweise oder überwiegend zum Neptunium(IV) reduziert und
konnte in dieser Form den Misch-Absetzer nur zum Teil verlassen:
in den Stufen 11 bis 16 wurde das Np aus dem Solventstrom
durch Uran(VI) in den wäßrigen Strom verdrängt, in
die Stufen 1 bis 6 getragen und dort, wo die organische
Phase nur wenig Uran(VI) enthielt, wieder extrahiert. So
akkumulierte sich das Neptunium(IV) in dem Extraktor sehr
stark, ohne daß ein bezüglich des Neptuniums stationärer
Zustand nach 20-stündiger Versuchsdauer erreicht worden wäre
(ein bezüglich des Urans stationärer Zustand wurde schon
nach 5 Stunden erreicht, wobei als stationärer Zustand hier
ein Regime gemeint ist, in dem sich die Konzentrationen des
Neptiniums bzw. Urans in den einzelnen Stufen des Misch-
Absetzers mit der Versuchszeit nicht weiter ändern und keine
der extrahierten Komponenten sich akkumulieren, d. h., die in
den Extraktor in einer Zeiteinheit eintretende Menge der ihn
in einer Zeiteinheit verlassenden Menge von Neptunium bzw.
Uran gleich ist). Nach der genannten Versuchsdauer erhöhte
sich die Konzentration von Neptunium immer noch mit der
Versuchszeit, wobei in der wäßrigen Phase der 11. Stufe die
Neptuniumkonzentration schon siebzehnmal höher war als in
der Einsatzlösung DF. Von der Menge des Neptuniums, die mit
der Einsatzlösung DF eingespeist wurde, verließen den
Misch-Absetzer insgesamt nur etwa 50 Gew.-%. Der Rest des
Neptuniums verteilte sich zwischen den Ausläufen so, daß
etwa 5 Gew.-% in dem Raffinatstrom DW enthalten waren,
während 45 Gew.-% das Uran in dem organischen Produktstrom
DP kontaminierten.
Hierzu wurde nur ein kleiner Teil des Solvenstromes DX in
die 1. Stufe des Extraktors eingeführt und der Rest DX1 dann
in die 6. Stufe eingeleitet. Obwohl das Flußverhältnis der
organischen zu der wäßrigen Phase (DX zu DF+DS+DS1) in den
Stufen 1 bis 6 niedrig ist (1 : 2,75), wurde Uran in den
Stufen 1 bis 8 vollständig extrahiert, nämlich mit einem
Verlust im Raffinatstrom (DW) von <0,05 Gew.-%. Es kam zu
keiner Akkumulierung des Neptuniums, wie bei dem unter a)
beschriebenen Vergleichsversuch, obwohl hier der Misch-
Absetzer mehr Stufen hat und die Konzentration der Salpetersäure
in der Einsatzlösung DF höher ist. Dank der Einleitung
der organischen Phase in zwei Teilen wurde ein stationärer
Zustand bezüglich des Neptuniums nach etwa vierstündiger
Versuchsdauer erreicht und blieb stabil während der gesamten
16-stündigen Versuchszeit. Die Konzentration von Neptunium
in der wäßrigen Phase betrug in den Stufen 1 bis 8 etwa 50 Gew.-%
der Neptuniumkonzentration in der Einsatzlösung.
Dieser Wert entspricht einer praktisch vollständigen Überführung
des Neptuniums in den Raffinatstrom DW. In der
wäßrigen Phase in den übrigen Stufen des Misch-Absetzers
sowie in der organischen Phase in dem gesamten Misch-Absetzer
war die Konzentration des Neptuniums deutlich niedriger.
Das Uran in dem organischen Produktstrom DP war mit nur
einem kleinen Anteil des eingespeisten Neptuniums kontaminiert,
nämlich <0,5 Gew.-%, wobei ein genauerer Wert wegen
der niedrigen Radioaktivität des Neptuniums im Strom nicht
erhalten werden konnte.
Selektive Rückextraktion von Plutonium aus einer mit Uran-
(VI) und Plutonium(IV) beladenen organischen Phase: Das
Fließschema in seiner herkömmlichen Form ist in Fig. 3 zu
sehen, das Fließschema nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
in Fig. 4.
Das Plutonium(IV) wurde mit einer verdünnten Lösung von
Salpetersäure ohne Reduktion zu Plutonium(III) rückextrahiert
und es wurde in Kauf genommen, d. h. sogar beabsichtigt,
daß der Plutoniumproduktstrom PP auch Uran enthält.
Das Uranprodukt UP war im wesentlichen plutoniumfrei. In
Betracht gezogen wird solch eine Abtrennung des Plutoniums
vom Uran z. B. bei dem Civex-Verfahren, das eine spezielle,
vereinfachte Form des Purex-Verfahrens darstellt. Die organische
Einsatzlösung BF hatte eine Zusammensetzung, die bei
der Wiederaufarbeitung eines Schnellbrüterbrennstoffs zu
erwarten ist. Diese Einsatzlösung entsteht, wenn Uran und
Plutonium aus einer Brennstofflösung mit TBP extrahiert wird
und die beladene organische Phase zuerst mit einer 3M und
dann mit einer 1,5M Lösung von Salpetersäure gewaschen wird.
In den Stufen 7 bis 16 wurde das Plutonium(IV) mit verdünnter
Salpetersäure rückextrahiert. In der 6. Stufe wurde der
wäßrige Strom angesäuert und ein Teil des mitrückextrahierten
Urans in eine organische Waschlösung BS wieder extrahiert.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgte
Änderung des herkömmlichen Fließschemas bestand nun darin,
daß die rückextrahierende wäßrige Lösung nicht in einem
ungeteilten Strom BX, sondern in zwei Strömen BX und BX1
eingespeist wurde. Die Abtrennung des Plutoniums vom Uran
wird bei einer herabgesetzten Temperatur begünstigt, weil die
Extrahierbarkeit von Uran(VI) mit sinkender Temperatur
steigt und die von Plutonium(IV) sinkt. In diesem Beispiel
wurde daher eine Temperatur von 5°C angewendet. Weil die
Verteilung von Uran(VI) und Plutonium(IV) zwischen TBP-
Lösungen in Kerosin oder Dodekan und wäßrigen Salpetersäurelösungen
gut bekannt ist, wurden Konzentrationen von Uran
und Plutonium in den Produktströmen PP und UP mit dem Programm
VISCO (Nukleare Entsorgung, Vol. 2, S. 317 (1982),
Verlag Chemie Weinheim) berechnet. Es ergaben sich folgende
Werte:
Das Uranprodukt war zwar bei dem erfindungsgemäßen Fließschema
etwas stärker mit Plutonium kontaminiert als bei der
herkömmlichen Arbeitsweise, war aber immer noch rein genug.
Die Konzentration von Uran in dem Plutoniumprodukt wurde
durch das erfindungsgemäße Verfahren auf etwas weniger als
die Hälfte unterdrückt.
Es wurde mit der gleichen organischen Einsatzlösung ebenfalls
bei einer Temperatur von 5°C gearbeitet. In diesem
Beispiel wurden die beiden Versionen des erfindungsgemäßen
Verfahrens miteinander verglichen mit der Ausnahme, daß bei
beiden Versionen, Schritt a) allein und Schritte a) plus b),
die Mengen der wäßrigen Rückextraktions-Teilströme BX und
BX1 umgekehrt wurden, d. h. der größere Teilstrom war jeweils
BX und nicht BX1. Die Fließrate des Stromes BXS wurde
gegenüber der entsprechenden Rate in Beispiel 2 verringert.
Im ersten Versuch, siehe Fig. 5, wurde die Einsatzlösung BF
in die 7. Stufe des Extraktors eingespeist.
Im zweiten Versuch, siehe Fig. 6, erfolgte zwar die Einspeisung
von BF ebenfalls in die 7. Stufe, doch wurde der Weg
der von dem Strom BS stammenden organischen Phase aus der
6. in die 7. Stufe versperrt und die organische Phase in
der Stufe 6 aus dem Extraktor herausgeleitet. Dann wurde sie
an den Stufen 7 bis 10 vorbeigeleitet und in den Extraktor
erst in der 11. Stufe wieder eingeleitet, wo sie sich mit
der aus dem Strom BF stammenden organischen Phase vereinigte.
Wie diese Maßnahme die Abtrennung des Plutoniums
vom Uran verbesserte, zeigen die (wie in Beispiel 2) ebenfalls
mit dem Programm VISCO berechneten Zahlen (zum Vergleich
sind auch die entsprechenden Werte für ein herkömmliches
Fließschema angegeben, bei dem es keine Umleitung
einer organischen Phase gibt und bei dem die ganze rückextrahierende
Lösung als BS-Strom mit einer Fließrate von 400 ml/h
in die 16. Stufe eingeleitet wird):
Die o. g. Zahlen zeigen, daß die Umleitung des organischen
Stroms nach dem in Fig. 6 gezeigten Fließschema die Urankonzentration
im Plutoniumproduktstrom deutlich unterdrückt,
ohne die Kontamination des Uranproduktstromes mit Plutonium
unannehmbar zu erhöhen.
Claims (6)
1. Verfahren zur Verbesserung eines Flüssig-flüssig-Extraktionsprozesses,
bei welchem in einem Zweiphasensystem mit
flüssiger wäßriger, Salpetersäure enthaltener und flüssiger
organischer, Tributylphosphat enthaltender Phase aus einer
der beiden Phasenarten als Ausgangsflüssigkeit in einer
mehrstufigen oder vielstufigen Extraktionsvorrichtung ein
oder mehrere Wertstoffe aus der Gruppe der Aktiniden von
Spalt- und Korrosionsprodukten und, im Falle von mehreren
Wertstoffen, voneinander getrennt werden, wobei die Wertstoffe
durch Extraktion aus der Ausgangsflüssigkeit in die
andere Phasenart überführt werden, diese Phase dabei mit den
Wertstoffen beladen wird und die beladene Phase mit mindestens
einer der Ausgangsflüssigkeit entsprechenden Wasch-
Flüssigkeit gewaschen wird,
dadurch gekennzeichnet,
- a) die Extraktionsmittelphase vor ihrer Einspeisung in die Extraktionsvorrichtung in mindestens zwei Teilströme aufgeteilt wird und die Teilströme einzeln an verschiedenen Stellen der Extraktionsvorrichtung jeweils in ihrer Fließrichtung vor der Einspeisestelle der zu extrahierenden Phase eingeleitet werden, oder
- b) zusätzlich zu Schritt a) die der zu extrahierenden Phase entsprechenden Flüssigkeit zum Waschen der beladenen Extraktionmittelphase ganz oder teilweise an einer Stelle der Extraktionsvorrichtung in ihrer Fließrichtung vor der Einspeisestelle der zu extrahierenden Phase aus der Extraktionsvorrichtung entnommen wird, an einer vorbestimmten Anzahl Stufe der Extraktionsvorrichtung vorbeigeführt und an einer Stelle in ihrer Fließrichtung nach der Einspeisestelle wieder in die Extraktionsvorrichtung eingeleitet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im
Falle, daß die die Wertstoffe enthaltende Ausgangsflüssigkeit
aus einer wäßrigen Lösung und die Extraktionsmittelphase
aus einer Lösung einer Extraktionsmittels in
einem organischen Lösungsmittel oder Verdünnungsmittel
besteht,
die Aufteilung der Extraktionsmittelphase nach Schritt a)
im Verhältnis der Fließraten zweier Teilströme im Bereich
von 1 bis 20 bis 1 zu 1,5 erfolgt, wobei die Einspeisestelle
des Teilstroms mit der höheren Fließrate der Einspeisestelle
der Ausgangsflüssigkeit näher liegt als die des
Teilstromes mit der niedrigeren Fließrate.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im
Falle, daß die die Wertstoffe enthaltende Ausgangsflüssigkeit
aus einer organischen Lösung von Wertstoff-Verbindungen
bzw. -Komplexen in einem organischen Lösungsmittel
und die Extraktionsmittelphase aus einer äußeren
Lösung besteht,
die Aufteilung der Extraktionsmittelphase nach Schritt a)
im Verhältnis der Fließrate zweier Teilströme im Bereich
von 1 zu 20 bis 1 zu 1,5 erfolgt, wobei die Einspeisestelle
des Teilstroms mit der höheren Fließrate der Einspeisestelle
der Ausgangsflüssigkeit näher liegt als die des
Teilstroms mit der niedrigeren Fließrate.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im
Falle, daß die die Wertstoffe enthaltende Ausgangsflüssigkeit
aus einer organischen Lösung von Wertstoff-Verbindungen
bzw. -Komplexen in einem organischen Lösungsmittel
und die Extraktionsmittelphase aus einer wäßrigen
Lösung besteht,
die Aufteilung der Extraktionsmittelphase gemäß der gemeinsamen
Anwendung der Schritte a) und b) im Verhältnis
der Fließraten zweier Teilströme im Bereich von 1 zu 10
bis 10 zu 1 erfolgt.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im
Falle, daß die Flüssigkeit zum Waschen der beladenen
Extraktionsmittelphase aus einer organischen Lösung und
die Extraktionsmittelphase aus einer wäßrigen Lösung
besteht, die Waschflüssigkeit mindestens zu einem Teil an
dem dem organischen Produkt-Strom-Auslaß der Vorrichtung
gegenüberliegenden Ende in die Vorrichtung eingespeist
wird, aus einer Extraktions-Stufe vor der Einspeisungsstufe
der Ausgangsflüssigkeit aufgrund einer Sperre für
die Waschflüssigkeit in der Vorrichtung aus dieser herausgeleitet
und im Bereich von 2 bis 12 Stufen nach der
Einspeisungsstufe der Ausgangsflüssigkeit in die Vorrichtung
wieder eingeleitet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
der Teilstrom (BX1) der wäßrigen Extraktionsmitte-Lösung,
der der Einspeisungsstufe der organischen Ausgangsflüssigkeit
am nächsten eingeleitet
wird, in einer geringeren Menge angewendet wird als der
andere Teilstrom (BX).
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Applications Claiming Priority (1)
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DE19853546128 DE3546128A1 (de) | 1985-12-24 | 1985-12-24 | Verfahren zur verbesserung eines fluessig-fluessig-extraktionsprozesses |
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ID=6289580
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