DE3600337A1 - Verfahren zum kontinuierlichen trennen von uranisotopen - Google Patents

Verfahren zum kontinuierlichen trennen von uranisotopen

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Description

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Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trennen von Ur anisotopen durch Oxidations-Reduktions-Chromatographie.
Speziell bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Trennen von Uranisotopen durch Oxidations-Reduktions-Chromatographie, bei dem die Trennung der üranisotopen und die Regenerierung des Oxidationsmittels und des Reduktionsmittels, die beide durch die während der Trennung der üranisotopen ablaufende Redoxreaktion desaktiviert worden sind, mit großen Vorteilen gleichzeitig in einer einzigen Kolonne durchgeführt werden.
Es ist bekannt, daß Uranisotope durch Oxidations-Reduktions-Chromatographie getrennt werden können, bei der eine Uran-Adsorptionszone, die in einer Anionenaustauscher-Kolonne ausgebildet worden ist, entwickelt wird, während der Frontbereich der Uran-Adsorptionszone oxidiert und der rückwärtige Bereich der Uran-Adsorptionszone reduziert wird (beispielsweise US-PS 4 112 045).
Nach der Methode gemäß US-PS 4 112 045 wird eine Lösung, die ein zur Oxidation von Uran(IV) zu Uran (VI) befähigtes Oxidationsmittel enthält, einer Entwicklungskolonne (Trennkolonne) zugeführt, die mit einem Anionenaustauscher gefüllt ist, wobei eine Oxidationsmittel-Adsorptionszone gebildet wird. Danach wird eine Uran (IV) enthaltende Lösung der Uranisotopen der Kolonne zugeleitet, wobei ein Teil der Oxidationsmittel-Adsorptionszone in eine Zone mit adsorbierten Uran (VI) umgewandelt wird. Danach wird eine Lösung, die ein zur Reduktion von Uran (VI) zu Uran(IV) befähigtes Reduktionsmittel enthält, in die Kolonne geleitet, um die Zone des adsorbierten Uran(VI) zu entwickeln, während am Ende der das adsorbierte Uran (VI) enthaltenden Zone eine Reduktionsmittelzone ausgebildet wird, wodurch ermöglicht wird, daß das an dem Anionenaustauscher adsor-
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bierte Uran(VI) in Form von Uran(IV) eluiert wird. Beim Entwickeln der Adsorptionszone von Uran (VI) wird zwischen der Oxidationsmittel-Zone und der Uran (VI)-Zone eine Grenze ausgebildet und eine aus der Nachbarschaft dieser Grenze gewonnene Uranlösung hat eine hohe Konzentration an U. Außerdem wird eine weitere Grenze zwischen der Uran(VI)-Zone und der Reduktiontsmittel-Zone ausgebildet und eine aus der Nachbarschaft dieser Grenze gewonnene
235 Uranlösunghat eine hohe Konzentration an U.
Bei der vorstehend erläuterten Oxidations-Reduktions-Chromatographie werden das desaktivierte Oxidationsmittel und das desaktivierte Reduktionsmittel in Form eines Gemisches aus der Entwicklungskolonne eluiert. In diesem Zusammenhang wurde bereits eine Methode zum Regenerieren des desaktivierten Oxidationsmittels und des desaktivierten Reduktionsmittels, die in dem aus der Entwicklungskolonne ausfließenden Eluat enthalten sind, und zur Wiederverwendung dieser Mittel vorgeschlagen (US-PS 4 202 860).
Nach dieser Methode wird das Eluat, welches das desaktivierte Oxidationsmittel und das desaktivierte Reduktionsmittel enthält, einer Oxidationsbehandlung unterworfen, um das desaktivierte Oxidationsmittel zu regenerieren. Das regenerierte Oxidationsmittel wird mit Hilfe eines Anionenaustauschers aus dem Eluat abgetrennt. Danach wird das erhaltene Eluat, welches das desaktivierte Reduktionsmittel enthält, einer Reduktionsbehandlung unterworfen, um das desaktivierte Reduktionsmittels zu regenerieren. Das aktivierte Oxidationsmittel und das aktivierte Reduktionsmittel, die so erhalten werden, werden zur weiteren Trennung von Uranisotopen wiederverwendet. Bei dieser Methode wird die Regenerierung des desaktivierten Oxidationsmittels und des desaktivierten Reduktionsmittels außerhalb der Entiwcklungskolonne mit Hilfe einer Oxidations-Reduktions-Reaktion unter Verwendung von Sauerstoff und Wasserstoff oder mit Hilfe einer elektrolytischen
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Oxidations-Reduktions-Reaktion durchgeführt.
Die in der US-PS 4 2 02 860 beschriebene vorstehend erwähnte Methode ist deshalb vorteilhaft/ weil das regenerierte Oxidationsmittel und das regenerierte Reduktionsmittel zur weiteren Trennung von Uranisotopen verwendet werden können. Die Methode hat jedoch zahlreiche Nachteile. So wird bei dieser Methode speziell die Trennung von Uranisotopen in einer einzigen Kolonne (nachstehend als "Ein-Kolonnen-Trennmethode" bezeichnet) in folgender Weise durchgeführt. Wenn eine Uran-Adsorptionszone den Boden einer mit einem Anionanaustauscher gefüllten Kolonne erreicht hat, werden die getrennten Uranisotopen fraktioniert gewonnen, während die Lösung, die das desaktivierte Oxidationsmittel und das desaktivierte Reduktionsmittel enthält, die während der Entwicklung der Uran-Adsorptionszone in der Kolonne eluiert und aufgefangen worden ist, außerhalb der Kolonne oxidiert wird, um das desaktivierte Oxidationsmittel zu regenerieren. Nach Beendigung der Gewinnung der ge-0 trennten Uranisotopen in Form von Fraktionen wird die Lösung, die der Oxidationsbehandlung unterworfen worden ist, der Kolonne zugeführt. In der Kolonne wird allein das regenerierte Oxidationsmittel an dem Anionenaustauscher adsorbiert und das desaktivierte Reduktionsmittel wird eluiert. Das eluierte desaktivierte Reduktionsmittel wird außerhalb der Kolonne einer Reduktionsbehandlung unterworfen, um das desaktivierte Reduktionsmittel zu regenerieren. Nach Beendigung der Adsorption des regenerierten Oxidationsmittels an dem Anionenaustauscher werden die Fraktionen der Uransiotopen in die Kolonne zurückgeführt, um eine Uranadsorptionszone auszubilden. Anschließend wird eine Lösung, die das regenerierte Reduktionsmittel enthält, der Kolonne zugeführt, um das Entwickeln der Uran-Adsorptionszone weiter fortzusetzen. Wie aus dem Vorstehenden ersichtlich ist, kann bei der Methode gemäß US-PS 4 202 860 das Eluat, welches den Ablauf der getrennten Uranisotopen vom Boden der Kolonne enthält, nicht unmittelbar in die
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Kolonne zurückgeführt werden, sondern muß fraktioniert gewonnen und gesondert aufbewahrt werden, bevor es in die Kolonne zurückgeführt wird, bis die Adsorption des regenerierten Oxidationsmittels am Anionenaustauscher vervollständigt ist. Die fraktionierte Gewinnung und gesonderte Aufbewahrung des Eluats ist nicht nur mühsam, sondern führt auch zum teilweisen Vermischen der getrennten Uranisotopen und verursacht somit eine schlechte Trennwirksamkeit pro Zeiteinheit.
Um die vorstehend angegebenen Nachteile, mit denen die EinKolonnen-Trennmethode gemäß US-PS 4 202 860 behaftet ist, zu vermeiden, hat man eine Methode vorgeschlagen, bei der die Trennung der Uranisotopen unter Verwendung von zwei oder mehr Entwicklungskolonnen (nachstehend als "Mehrfach-Kolonnen-Trennmethode" bezeichnet) durchgeführt wird. Während bei dieser Methode die Entwicklung einer Uran-Adsorptionszone in einer von zwei oder mehr Entwicklungskolonnen durchgeführt wird, wird das Eluat, welches das desaktivierte Oxidationsmittel und das desaktivierte Reduktionsmittel enthält, außerhalb der Kolonne einer Oxidationsbehandlung unterworfen, um das desaktivierte Oxidationsmittel zu regenerieren. Das so behandelte Eluat wird mindestens einer der verbleibenden Entwicklungskolonnen zugeleitet, in der keine Entwicklung durchgeführt worden ist, wobei eine Oxidationsmittelzone ausgebildet wird, während das desaktivierte Reduktionsmittel eluiert wird. Das desaktivierte Reduktionsmittel wird außerhalb der Kolonne einer Reduktionsbehandlung unterworfen, um das desaktivierte Reduktionsmittel zu regenerieren. Die Uran-Adsorptionszone, die in einer Entwicklungskolonne in Uranisotope getrennt worden ist, wird in die Entwicklungskolonne übergeführt, in der eine Oxidationsmittel-Zone ausgebildet worden ist, wobei eine Uran-Adsorptionszone gebildet wird. Danach wird das regenerierte Reduktionsmittel in die Kolonne geleitet, in der die Uran-Adsorptionszone ausgebildet ist.
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Somit wird eine Uran-Adsorptionszone, die in einer Kolonne entwickelt worden ist, unmittelbar in eine andere Entwicklungskolonne übergeführt, in der eine Oxidationsmittel-Zone bereits ausgebildet ist, ohne daß es notwendig ist, das üran-Eluat fraktioniert aufzufangen und die Fraktionen gesondert zu lagern. Die vorstehend angegebene Mehrkolonnen-Entwicklungsmethode ist jedoch insofern nachteilig, als die Herstellungskosten für zwei oder mehr Entwicklungskolonnen, die mit einem Anionenaustauscher gefüllt sind, im Vergleich mit denen einer einzigen Entwicklungskolonne hoch sind und als die Anzahl von Ventilen, wie von Umschaltventilen, die für die Mehrfach-Kolonnen-Trennmethode angewendet werden müssen, weit größer ist als die für die Ein-Kolonnen-Trennmethode notwendige. Dadurch besteht erhöhte Gefahr des Auftretens von Ventilstörungen, wodurch häufiges Unterbrechen des Betriebs wegen des Flüssigkeitsaustritts aus den Ventilen notwendig wird.
Darüberhinaus werden sowohl bei der vorstehend erwähnten 0 Ein-Kolonnen-Methode, als auch bei der Mehr-Kolonnen-Methode das gesamte desaktivierte Oxidationsmittel und das gesamte desaktvierte Reduktionsmittel mit Hilfe von Sauerstoff bzw. Wasserstoff außerhalb der Kolonne regeneriert oder durch elektrolytische Oxidations-Reduktions-Reaktion regeneriert. Diese Methoden erfordern daher große Mengen an Wasserstoffund Sauerstoff oder eine große Menge an elektrischer Energie für die Regenerierung des desaktivierten Oxidationsmittels und des desaktivierten Reduktionsmittels.
Aus diesem Grund sind beide vorstehend genannte Methoden, die Ein-Kolonnen-Trennmethode und die Mehrfach-Kolonnen-Trennmethode für die großtechnische Durchführung nachteilig.
Im Hinblick auf diesen bis heute bekannten Stand der Technik, wie er vorstehend beschrieben ist, liegt der Erfindung /\
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die Aufgabe zugrunde, ein einfaches und wirksameres Verfahren zur Trennung von Uranisotopen durch Oxidations-Reduktions-Chromatographie zur Verfügung zu stellen. Der Erfindung liegen weitreichende und intensive üntersuchungen im Hinblick auf die wirksame und weniger kostspielige Trennung von Uranisotopen durch Oxidations-Reduktions-Chromatographie zugrunde. Dabei wurde überraschenderweise gefunden, daß durch Leiten einer Lösung, die ein deaktiviertes Oxidationsmittel und ein desaktiviertes Reduktionsmittel enthält, durch eine Anionenaustauscher-Kolonne, sowohl das desaktivierte Oxidationsmittel, als auch das desaktivierte Reduktionsmittel in der Kolonne regeneriert werden können und daß dann, wenn das vom Boden der Kolonne abströmende Eluat, welches das desaktivierte Oxidationsmittel und das desaktivierte Reduktionsmittel enthält, in eine Anionenaustauscher-Kolonne, welche eine Uran-Adsorptionszone enthält, zurückgeführt und durch diese Kolonne geleitet wird, die Trennung von Uranisotopen und die Regenerierung des desaktivierten Oxidationsmittels und des desaktivierten Reduktionsmittels gleichzeitig in einer einzigen Kolonne durchgeführt werden können. Die Erfindung beruht auf diesen neuen Erkenntnissen.
Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zum kon-
o O C Ο *3 ö
tinuierlichen Trennen der Uranisotopen U und U, bei dem eine Lösung eines Gemisches von Uranisotopen in einem Lösungsmittel durch eine Anionenaustauscher-Kolonne geleitet wird und dabei in der Kolonne eine Grenze (A) zwischen einer Uran-Adsorptionszone und einer benachbarten Reduktionsmittel-Zone und eine Grenze (B) zwischen der Uran-Adsorptionszone und einer benachbarten Oxidationsmittel-Zone ausgebildet werden, die Uran-Adsorptionszone durch die Kolonne bewegt wird, während eine Reduktion an der Grenze
(A) und eine Oxidation an der Grenze (B) und dadurch eine
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Anreicherung von U an der Grenze (A) und von U an der Grenze (B) erfolgen, wobei Fraktionen, in denen diese
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Isotope angereichert sind, gesondert gewonnen werden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß ein Eluat, welches das desaktivierte Oxidationsmittel und das desaktivierte Reduktionsmittel enthält, zurückgeführt und wieder durch die Anionenaustauscher-Kolonne, welche die Uran-Adsorptionszone enthält, geleitet und dabei das desaktivierte Oxidationsmittel und das desaktivierte Reduktionsmittel regeneriert werden und eine Oxidationsmittel-Zone ausgebildet wird, und daß das regenerierte Reduktionsmittel für die Reduktion von Uran zurückgeführt und wieder durch die Kolonne geleitet wird, wobei in ein und derselben Anionenaustauscher-Kolonne gleichzeitig die Trennung von U und
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U und die Regenerierung des desaktivierten Oxidationsmittels und des desaktivierten Reduktionsmittels erfolgen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Trennung von Uranisotopen durch Oxidations-Reduktions-Chromatographie ermöglicht somit, daß gleichzeitig in einer einzigen Kolonne die Trennung von Uranisotopen und die Regenerierung eines desaktivierten Oxidationsmittels und eines desaktivierten Reduktionsmittels durchgeführt werden.
Die vorstehenden und andere Gegenstände, Merkmale und Vorteile der Erfindung sind für den Fachmann aus der nachstehenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung ersichtlich, in der das Fließschema einer Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dargestellt ist.
Um die nachfolgenden Erläuterungen zu vereinfachen, werden häufig das Oxidationsmittel, das Reduktionsmittel und Uran durch die Symbole 11O", "R" und "U" bezeichnet und für die niedrigere Oxidationsstufe und die höhere Oxidationsstufe werden die Zeichen "I" bzw. "II" nachgestellt. So bedeutet beispielsweise "01" ein Oxidationsmittel im desaktivierten Zustand, dessen Oxidationsstufe vermindert ist, "RI" ein
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Reduktionsmittel im aktiven Zustand, das eine niedrigere Oxidationsstufe hat, und "UI" bzw. "Uli" bedeuten Uran(IV) bzw. Uran(VI).
Gemäß der Erfindung sollen die Uranatome in anionischer Form vorliegen. Uranionen, die nicht mit einem Liganden koordiniert sind, liegen gewöhnlich in kationischer Form vor. Das Urankation kann durch Ausbilden einer Komplexverbindung mit einem negativ geladenen Liganden in ein Urananion übergeführt werden, wie nachstehend erläutert wird. Die erfindungsgemäß angewendeten Bezeichnungen "Uran(IV)" und "UI" sollen alle vierwertigen Uranionen einschließlich Komplexionen umfassen und die erfindungsgemäß verwendete Bezeichnung "Uran (VI)" bzw. "Uli" sollen sechswertige Uranionen einschließlich der Komplexionen bezeichnen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden U(VI)-Ionen mit höherer Selektivität als U(IV)-Ionen an einem Anionen-
235
austauscher adsorbiert und U unter den U(Vl)-Ionen ver-
235 bleibt an dem Anionenaustauscher, so daß die U-Konzentration ansteigt, je mehr man sich der Grenze zwischen der Uran-Adsorptionszone und der Reduktionsmittel-Zone
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nähert und die U-Konzentration ansteigt, je mehr man sich der Grenze zwischen der Uran-Adsorptionszone und der Oxidationsmittel-Zone nähert.
Erfindungsgemäß wird bevorzugt, daß die Adsorbierbarkeit von 011 an dem zu verwendendem Anionenaustauscher höher ist als die von Uli, UI und RII, daß die Adsorbierbarkeit von Uli an dem Anionenaustauscher höher ist als die von UI und daß die Adsorbierbarkeit RI, RII und OI an einem Anionenaustauscher so niedrig wie möglich ist.
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Die Adsorbierbarkeit von UI, Uli, 01, Oil, RI und RII an dem Änionenaus tauscher kann geregelt v/erden, indem die Art und Konzentration des negativ geladenen Liganden (wie nachstehend erläutert wird) und die Wasserstoffionenkonzentration der Lösung und dergleichen variiert werden.
Erfindungsgemäß wird das Eluat, welches vom Boden der Kolonne eiuiert worden ist und welches ein desaktiviertes Oxidationsmittel und ein desaktiviertes Reduktionsmittel enthält, in die Kolonne eines Anionenaustauschers, in der eine Uran-Adsorptionszone vorliegt, zurückgeführt und durch diese geleitet, um das desaktivierte Oxidationsmittel und das desaktivierte Reduktionsmittel zu regenerieren und eine Oxidationsmittel-Zone auszubilden. Danach wird das vom Boden der Kolonne eluierte regenerierte Reduktionsmittel zurückgeführt und durch die Kolonne geleitet, um die Reduktion des Urans durchzuführen. Dabei kann in dem Änionenaus tauscher eine Uran-Adsorptionszone und eine Oxidationsmittelzone angrenzend an die Uran-Adsorptionszone vorliegen. Wahlweise können in dem Änionenaustauscher zwei oder mehr Uran-Adsorptionszonen und7 benachbart zu jeder Uran-Adsorptionszone, eine Oxidationsmittel-Zone ausgebildet sein.
Im Fall der Ausbildung einer Uran-Adsorptionszone und einer der Uran-Adsorptionszone benachbarten Oxidationsmittel-Zone in einer Anionenaustauscher-Kolonne wird folgendes Verfahren durchgeführt:
(a-1) In eine Anionenaustauscher-Kolonne, die eine Oxidationsmittelzone aufweist, in der ein Oxidationsmittel an dem Änionenaustauscher adsorbiert ist, welches zur Oxidation einer Uran(IV)-Verbindung in eine Uran (VI)-Verbindung befähigt ist, wird eine Lösung von Uranisotopen eingeleitet, die eine Uran(IV)-Verbindung enthält, oder die eine
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Uran(IV)-Verbindung und eine Uran (VI)-Verbindung enthält, um die Uran(IV)-Verbindung in eine Uran (VI)-Verbindung zu oxidieren und um eine Uran-Adsorptionszone am rückwärtigen Ende der Oxidationsmittel-Zone auszubilden, während gleichzeitig das in einer Oxidationsmittel-Zone vorhandene Oxidationsmittel zu einem desaktivierten Oxidationsmittel reduziert wird und auf diese Weise eine vordere Grenze zwischen der Oxidationsmittel-Zone und der Uran-
TO Adsorptionszone ausgebildet wird und diese vordere Grenze weiterbewegt wird, während die Uran(IV)-Verbindung an der vorderen Grenze in eine Uran (VI)-Verbindung oxidiert wird;
(a-2) eine Lösung, die ein zur Reduktion einer Uran (VI)-Verbindung zu einer Uran(IV)-Verbindung befähigtes Reduktionsmittel enthält, wird in die Kolonne eingeleitet, um die in der Uran-Adsorptionszone vorhandene Uran (VI)-Verbindung zu einer Uran(IV)-Verbindung zu reduzieren, während eine Reduktionsmittel-Zone am rückwärtigen Ende der Uran-Adsorptionszone ausgebildet und das Reduktionsmittel zu einem desaktvierten Reduktionsmittel oxidiert wird, wodurch zwischen der Uran-Adsorptionszone und der Reduktionsmittel-Zone eine rückwärtige Grenze ausgebildet wird und die rückwärtige Grenze weiterbewegt wird, während die Uran(VI)-Verbindung an dieser rückwärtigen Grenze zu einer Uran(IV)-Verbindung reduziert wird, wodurch an der vorderen Grenze und der rückwärtigen Grenze jeweils eine
ο ο Q <2 *2 c:
Konzentrierung von U bzw. U erfolgt; wobei das desaktivierte Reduktionsmittel und das desaktivierte Oxidationsmittel in Form einer Mischlösung vom Boden der Kolonne eluiert werden
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und wobei diese eluierte Mischlösung im Zustand des chemischen Gleichgewichts vorliegt, indem ein Teil des desaktivierten Oxidationsmittels und ein Teil des desaktivierten Reduktionsmittels durch eine Redoxreaktion in ein aktiviertes Oxidationsmittel und ein aktiviertes Reduktionsmittel übergeführt werden, wodurch das chemische Gleichgewicht zwischen beiden Verbindungen erreicht wird.
Im anderen Fall der Ausbildung von zwei oder mehr Uran-Adsorptionszonen und jeweils einer jeder Uran-Adsorptionszone benachbarten Oxidationsmittel-Zone besteht das Verfahren in folgenden Schritten:
(b-1) In eine Anionenaustauscher-Kolonne, in der eine Oxidationsmittelzone vorhanden ist, in der ein zur Oxidation einer Uran(IV)-Verbindung zu einer Uran (VI)-Verbindung befähigtes Oxidationsmittel an diesem Anionanaustauseher adsorbiert ist, wird eine Lösung von Uranisotopen, die eine Uran(IV)-Verbindung oder eine Uran(IV)-Verbindung und eine Uran (VI)-Verbindung enthält, eingeleitet, um die Uran(IV)-Verbindung zu einer Uran (VI)-Verbindung zu oxidieren und eine Uran-Adsorptionszone am rückwärtigen Ende der Oxidationszone auszubilden, während gleichzeitig das in der Oxidationsmittel-Zone vorhandene Oxidations mittel reduziert wird, wobei eine vordere Grenze zwischen der Oxidationsmittel-Zone und der Uran-Adsorptionszone ausgebildet wird und die vordere Grenze weiterbewegt wird, während die Uran(IV)-Verbindung an der vorderen Grenze zu einer Uran (VI)-Verbindung oxidiert wird;
(b-2) in die Kolonne wird eine Lösung eingeleitet, welche ein Reduktionsmittel enthält, das zur Reduktion einer Uran(VI)-Verbindung zu einer Uran(IV)-
ORIGfNAL INSPECTED
Verbindung befähigt ist, um die in der Uran-Adsorptionszone vorhandene Uran (VI)-Verbindung zu einer Uran(IV)-Verbindung zu reduzieren, während am rückwärtigen Ende der Uran-Adsorptionszone eine Reduktionsmittel-Zone ausgebildet wird und das Reduktionsmittel zu einem desaktivierten Reduktionsmittel oxidiert wird, wobei eine rückwärtige Grenze zwischen der Uran-Adsorptionszone und der Reduktionsmittel-Zone ausgebildet wird und die rückwärtige Grenze weiterbewegt wird, während die Uran(VI)-Verbindung an der rückwärtigen Grenze zu einer Uran(IV)-Verbindung reduziert wird;
(b-3) in die Kolonne wird eine Lösung eingeleitet, die ein zur Oxidation einer Uran(IV)-Verbindung zu einer Uran(VI)-Verbindung befähigtes Oxidationsmittel enthält oder wird eine Lösung eingeleitet, die ein desaktiviertes Oxidationsmittel und ein desaktiviertes Reduktionsmittel enthält, wobei eine weitere Oxidationsmittel-Zone am rückwärtigen Ende der Reduktionsmittel-Zone ausgebildet wird;
(b-4) in die Kolonne wird eine Uran-Isotopenlösung eingeleitet, die eine Uran(IV)-Verbindung oder die eine Uran(IV)-Verbindung und eine Uran(VI)-Verbindung enthält, wobei die Uran(IV)-Verbindung zu einer Uran(VI)-Verbindung oxidiert und eine weitere Uran-Adsorptionszone hinter (am rückwärtigen Ende) der weiteren Oxidationsmittel-Zone ausgebildet wird und eine weitere vordere Grenze zwischen der weiteren Oxidationsmittel-Zone und der weiteren Uran-Adsorptionszone ausgebildet wird; und
(b-5) in die Kolonne wird eine Lösung eingeleitet, die ein zur Reduktion einer Uran (VI)-Verbindung zu einer Uran(IV)-Verbindung befähigtes Reduktions-
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36ÜJ337
mittel enthält, wobei eine weitere Reduktionsmittel-Zone am rückwärtigen Ende der weiteren Uran-Adsorptionszone ausgebildet und eine weitere rückwärtige Grenze zwischen der weiteren Uran-Adsorptionszone und der weiteren Reduktionsmittel-Zone ausgebildet wird; und
die Stufen (b-3) bis (b-5) werden in dieser Reihenfolge mindestens einmal durchgeführt, wobei zwei oder mehr Uran-Adsorptionszonen in der Kolonne ausgebildet werden und die Konzentrierung
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von U und U an jeder vorderen Grenze bzw. an jeder hinteren Grenze stattfindet, wobei das in Stufe (b-2) gebildete desaktivierte Reduktionsmittel und das in Stufe (b-1) gebildete desaktivierte Oxidationsmittel in Form einer Mischlösung vom Boden der Kolonne eluiert werden; so daß eine eluierte Mischlösung erhalten wird, die im Zustand des chemischen Gleichgewichts ist, in der ein Teil des desaktivierten Oxidationsmittels und ein Teil des desaktivierten Reduktionsmittels mit Hilfe einer Redoxreaktion in ein regeneriertes Oxidationsmittel und ein regeneriertes Reduktionsmittel umgewandelt werden, so daß zwischen ihnen das chemische Gleichgewicht erreicht wird.
Die in der vorstehend erwähnten Stufe (a) oder (b) erhaltene eluierte Mischlösung, die das desaktivierte Oxidationsmittel und das desaktivierte Reduktionsmittel sowie das aktivierte Oxidationsmittel und das aktivierte Reduktionsmittel im Zustand des chemischen Gleichgewichts enthält, wird in die Kolonne eingeleitet, um als letzte Zone eine Regenerierzone auszubilden, in der das aktivierte Oxidationsmittel aus der eluierten Mischlösung an dem Anionenaustauscher adsorbiert wird, wobei der Zustand des chemischen Gleichgewichts gestört wird, so daß die Redoxreaktion
ORIGINAL INSPECTED
zwischen einem Teil des desaktivierten Oxidationsmittels und einem Teil des desaktivierten Reduktionsmittels weiter fortschreitet und erneut aktiviertes Oxidationsmittel und Reduktionsmittel gebildet wird, bis das chemische Gleichgewicht zwischen diesen Verbindungen erreicht ist. Auf diese Weise erfolgt die Regenerierung des desaktivierten Oxidationsmittels und Reduktionsmittels während sich am rückwärtigen Ende der Regenerierzone eine aktivierte Oxidationsmittel-Zone ausbildet, in der das aktivierte Oxidationsmittel an dem Anionenaustauscher adsorbiert wird, während das aktivierte Reduktionsmittel in der Kolonne herabwandert. Das aktivierte Reduktionsmittel wird in die Kolonne zurückgeleitet, um die Reduktion von Uran durchzuführen.
Zu Beispielen für erfindungsgemäß vorzugsweise angewendete Oxidationsmittel gehören Tl(III), Pb(IV), Sb(V), V(IV), Cr(VI), Mn(VII), Fe(III), Co(III) und Cu(II). Unter diesen werden Cr(VI), Mn(VII), Fe(III) und Cu(II) am stärksten bevorzugt.
Zu Beispielen für Reduktionsmittel, die erfindungsgemäß vorzugsweise angewendet werden gehören In(I), Sn(II), Sb(III), Ti(III), V(III), V(II), Nb(IV) und Cu(I). Unter diesen werden Sn(II), Ti(III) und V(III) am stärksten bevorzugt.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Lösung eines Gemisches von Uranisotopen in einem Lösungsmittel in die Kolonne eingeleitet. In diesem Zusammenhang wird bevorzugt, die Trennung der Uranisotopen in einer sauren Lösung durchzuführen. Die WasserStoffionenkonzentration der sauren Lösung kann im Bereich von 10 molar bis etwa 11 molar, vorzugsweise etwa 10 molar bis etwa 10 molar sein. Zu typischen Beispielen für geeignete Säuren gehören anorganische Säuren, wie Chlorwasserstoffsäure, Bromwasserstoffsäure, Schwefelsäure und Fluorwasserstoffsäure etc.
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— 1 8 — Λ ρ Γ. ■'■ "; "j <-J
Die saure Lösung kann außerdem einen Elektronenaustausch-Katalysator, wie er in der US-PS 4 049 7 69 beschrieben ist, enthalten.
Zu geeigneten Beispielen für Lösungsmittel gehören Wasser, organische Lösungsmittel, wie Methanol, Ethanol, Dioxan, Aceton und Ethylenglycol, Gemische aus Wasser und einem organischen Lösungsmittel und dergleichen.
Die Konzentration der Uranionen in der Lösung kann im Bereich von etwa 10 molar bis etwa 4 molar, vorzugs-
_2
weise von etwa 10 molar bis etwa 2 molar sein. Die Konzentration der negativ geladenen Liganden kann im Bereich von etwa 10 molar bis etwa 12 molar, vorzugsweise von etwa 10 molar bis etwa 10 molar sein. Zu Beispielen für verwendbare Liganden gehören anorganische Ionen, z.B.
— — — — — 2—
F , Cl , Br , NO, , CN , SO. , etc., sowie organische Ionen, z.B. Ionen von Monocarbonsäuren, wie Essigsäure, Monochloressigsäure, Dichloressigsäure etc., Ionen von Dicarbonsäuren, wie Oxalsäure, Malonsäure, Maleinsäure, Phthalsäure etc.. Ionen von Hydroxycarbonsäuren, wie Glycolsäure, ß-Hydroxypropionsäure. Citronensäure, Milchsäure, Hydroxybernsteinsäure, Weinsäure, SuIfosalicylsäure etc., Ionen von Aminosäuren, wie Glycin, Alanin, ß-Alanin, Asparginsäure, Glutaminsäure etc. und Ionen von AminopoIycarbonsäuren, wie Nitrilotriessigsäure, Ethylendiamintetraessigsäure, 1,2-Cyclohexandiamintetraessigsäure etc. Die vorstehend erwähnten Liganden können der Lösung eines Gemisches von Uranisotopen in Form der Säure oder eines in dem Lösungsmittel löslichen Salzes zugesetzt werden.
Die Temperatur, die für die erfindungsgemäße Trennung von Uranisotopen angewendet werden kann, kann im Bereich von etwa 10 bis etwa 2500C, vorzugsweise von etwa 30 bis etwa 2000C liegen.
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Der zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens angewendete Druck ist nicht kritisch und kann im Bereich von Atmosphärendruck bis etwa 120 bar (120 kg/cm2) variieren. Im allgemeinen erfolgt die Trennung oberhalb des Atmosphärendruckes bei einer Temperatur unter dem Siedepunkt des zur Herstellung der Lösung angewendeten Lösungsmittels. Wenn andererseits die Temperatur höher als der Siedepunkt des eingesetzten Lösungsmittels ist, wird die Trennung unter einem Druck durchgeführt, der ausreichend über dem Atmosphärendruck liegt, um das Sieden des Lösungsmittels zu verhindern. Die lineare Geschwindigkeit der Grenze zwischen der Uran-Adsorptionszone und der benachbarten Reduktionsmittel-Zone und die lineare Geschwindigkeit der Grenze zwischen der Uran-Adsorptionszone und der benachbarten Oxidationsmittel-Zone kann im Bereich von etwa 5 cm pro Tag bis etwa 1000 m pro Tag, vorzugsweise etwa 1 m bis etwa 50 0 m pro Tag liegen.
Für die Zwecke der Erfindung kann jeder beliebige Anionenaustauscher eingesetzt werden, der Uran(VI) adsorbiert, der jedoch Uran(IV) nicht adsorbiert.
Als Beispiele für derartige Anionenaustauscher lassen sich z.B. folgende erwähnen:Chlormethylierungsprodukte und Aminierungsprodukte von vernetzten hochmolekularen Polymeren, die durch Additions-Copolymerisation von Styrol, Methy!styrol, Ethylstyrol und dergleichen mit Divinylbenzol als Hauptkomponenten gebildet worden sind; Aminierungsprodukte eines vernetzten Polymeren, das durch Additions-Copolymerisation eines Monomeren mit einer aktiven Gruppe, wie Chlormethy1styrol, Methylethylketon, Epoxybutadien oder Acrylamid als Hauptkomponenten mit einem vernetzenden Monomeren, wie Divinylbenzol oder Triallylxsocyanurat hergestellt worden sind; vernetzte Polymere, erhalten durch Polymerisation eines Monomeren, das Stickstoff derart gebunden enthält, daß eine Austauschergruppe gebildet wird,
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wie N-Vinylsuccinimid, N-Viny!.phthalimid, Vinylcarbazol, Vinylimidazol, Vinylpyridin, Vinyltetrazol, Vinylchinolin, Divinylpyridin und dergleichen als Hauptkomponente oder durch Copolymerisation eines solchen Monomeren mit gebundenem Stickstoff, der zur Ausbildung einer Austauschergruppe befähigt ist, mit einem vernetzenden Monomeren, falls dies gewünscht wird, oder Reaktionsprodukte mit einem solchen Monomeren, das Stickstoff in einer solchen Form enthält, daß dieser zur Ausbildung einer Austauschergruppe befähigt ist; vernetzte Polykondensate, erhalten durch Kondensation eines Amins, wie Polyethylenimin oder Hexamethylendiamin, mit einer poIyfunktionelien Verbindung, sowie Substanzen in denen eine zum Ionenaustausch befähigte Flüssigkeit, wie Tributylphosphat oder Trioctylamin, auf der Oberfläche von Feststoffen wie Silicagel oder eines Zeoliths abgelagert ist.
Ionenaustauscher, die vorzugsweise für das erfindungsgemäße Verfahren verwendet werden, sind stark basische 0 Anionenaustauscher, die quaternäre Ammoniumgruppen aufweisen und die durch Chlormethylierung von Styrol-Divinylbenzol-Copolymeren und nachfolgende Aminierung erhalten werden oder schwach basische Anionenaustauscher mit primären oder tertiären Aminogruppen.
Zu Aminen, die zur Aminierung bei der Herstellung der vorstehend erwähnten Ionenaustauscher angewendet werden können, gehören beispielsweise aliphatische Amine, wie Triethanolamin, Triethylamin, Trimethylamin, Triallylamin, Diethanolamin, Diallylamin, Diethylamin, Dirnethylamin, 2-Aminoethanol, Ethylamin, Methylamin, Ethanolamin und dergleichen, aromatische Amine, wie Anilin, o-Aminophenol, Ν,Ν-Dimethylanilin, N-Methylanilin, m-Toluidin, p-Toluidin, p-Aminophenol, Diphenylamin und dergleichen, heterocyclisehe Amine, wie Pyridin, V'-Picolin, Piperidin, Pyrazin, Piperazin, Indolin, Indol, Imidazol, 2-Methylimidazol,
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Chinolin, 2,6-Lutidin, 1,2,3,4-Tetrahydrochinolin, N-Methylpyrrolidin, Benzotriazol und dergleichen.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird nachstehend eine bevorzugte Ausführungsform in Verbindung mit dem in der Zeichnung dargestellten Fließschema erläutert. Das Verfahren gemäß der Erfindung ist jedoch nicht auf die nachstehend beschriebene Ausführungsform beschränkt. Es ist ersichtlich, daß das Verfahren in mehrfacher Weise abgewandelt werden kann. Derartige Abwandlungen sind nicht als Abweichungen vom Gegenstand und Umfang der Erfindung zu betrachten und alle Modifizierungen, die für den Fachmann offensichtlich sind, sollen von der vorliegenden Erfindung umfaßt werden.
In der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform, die ein grundlegendes Kreislaufsystem des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt, bedeuten I eine mit einem Anionenaustauscher gepackte Kolonne, P eine Beschickungspumpe, a, b und c Umschaltventile, 1 einen Vorratsbehälter für eine Reduktionsmittellösung, 2 einen Vorratsbehälter für eine Mischlösung, die das desaktivierte Oxidationsmittel und das desaktivierte Reduktionsmittel enthält, 3 einen Vorratsbehälter für eine Uranlösung, 4 einen Vorratsbehälter für getrennte Uranisotope, A eine zusätzliche Reduktionsvorrichtung und B eine zusätzliche Oxidationsvorrichtung.
Die zusätzliche Reduktionsvorrichtung A wird gegebenenfalls eingesetzt, um eine kleine Menge des desaktivierten Reduktionsmittels zu regenerieren, das in dem Eluat vorhanden ist, welches das regenerierte Reduktionsmittel enthält. Eine beispielhafte zusätzliche Reduktionsvorrichtung umfaßt eine Kolonne vom Typ eines Mantelautoklaven, die mit einem Reduktionskatalysator, aufgetragen auf einem Träger, gepackt ist, und eine mit der Kolonne verbundene Flüssig-Gas-Trennvorrichtung. Um die Reduktion einer
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kleinen Menge des desaktivierten Reduktionsmittels durchzuführen, die in dem das regenerierte Reduktionsmittel enthaltenden Eluat vorhanden ist, wird das Eluat zusammen mit gasförmigem Wasserstoff durch den Boden in die Kolonne eingeleitet, wobei das Eluat im Kontakt mit dem gasförmigem Wasserstoff gehalten wird.
Andererseits wird die zusätzliche Oxidationsvorrichtung B gegebenenfalls zur Oxidation einer kleinen Menge des Reduktionsmittels angewendet, das in dem Eluat vorhanden ist, welches das desaktivierte Oxidationsmittel und das desaktivierte Reduktionsmittel enthält. Eine beispielhafte zusätzliche Oxidationsvorrichtung umfaßt eine Kolonne vom Typ eines Mantelautoklaven, die mit Glas-Raschig-Ringen gepackt ist, und eine mit der Kolonne verbundene Flüssig-Gas-Trennvorrichtung. Um die Oxidation einer kleinen Menge des Reduktionsmittels durchzuführen, das in dem Eluat, welches das desaktivierte Oxidationsmittel und das desaktivierte Reduktionsmittel enthält, vorhanden ist, wird dieses Eluat zusammen mit gasförmigem Sauerstoff durch den Boden in die Kolonne eingeleitet, so daß das Eluat im Kontakt mit dem Sauerstoffgas gehalten wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird bevorzugt, die vorstehend erwähnte zusätzliche Oxidationsvorrichtung und zusätzliche Reduktionsvorrichtung anzuwenden, um in beständiger Weise die Trennung von Uranisotopen kontinuierlich durchzuführen.
Vorzugsweise wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vor der Durchführung der Trennung der Uranisotopen ein nachstehend erläuterter Vorversuch durchgeführt. In diesem Vorversuch wird zuerst eine OI und RII enthaltende Mischlösung auf dem Weg 2-a-c in die mit einem Anionenaustauscher gepackte Kolonne I eingeleitet. In der Kolonne I läuft zwischen OI und RII die vorstehend er-
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läuterte Redoxreaktion ab, wobei Oil und RI regeneriert werden. Das regenerierte 011 wird an dem Anionenaustauscher adsorbiert, während das regenerierte RI vom Boden der Kolonne eluiert wird. Dabei wird das vom Boden der Kolonne abströmende Eluat fraktioniert aufgefangen und die Fraktionen werden gesondert analysiert, um die Konzentrationen an RI, RII, OI und 011 in jeder Fraktion sowie das Redoxpotential jeder Fraktion zu bestimmen.
Der Zusammenhang zwischen dem Volumen der in die Kolonne I eingeleiteten Mischlösung und der RI-Konzentration jeder Fraktion wird dann untersucht. Aus diesem Zusammenhang wird das Volumen der Mischlösung bestimmt, das der Kolonne I zugeleitet wird, bis die RI-Konzentration des vom Boden der Kolonne I abströmenden Eluats niedriger geworden ist als die der RI-Lösung in dem Vorratsbehälter 1. Das so bestimmte Volumen der Mischlösung wird nachstehend als "Vf" bezeichnet.
Danach wird der Zusammenhang zwischen dem in die Kolonne eingeleiteten Volumen der Mischlösung und der Konzentration von RII und OI in jeder Fraktion untersucht. Aus diesem Zusammenhang wird das Volumen der Mischlösung bestimmt, das in die Kolonne eingeleitet wird, bis die Konzentrationen von RII und 01 des aus dem Boden der Kolonne 1 abströmenden Eluats die gleichen geworden sind wie die der Mischlösung in dem Vorratsbehälter 2. Das so bestimmte Volumen der Mischlösung wird nachstehend als "Vr" bezeichnet.
In dem Zeitraum, zwischen dem Zeitpunkt, zu dem die Konzentration von RI in dem Eluat niedriger geworden ist als die der RI-Lösung in dem Vorratsbehälter 1 und dem Punkt, an dem die Konzentrationen von RII und OI in dem Eluat die gleichen wie die der Mischlösung in dem Vorratsbehälter 2 geworden sind, werden die gewonnenen Fraktionen gemischt.
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Das Redoxpotential des gebildeten Gemisches, d.h., das Durchschnitts-Redoxpotential, wird bestimmt. Gleichzeitig wird der Zusammenhang zwischen dem Redoxpotential jeder Fraktion und dem Volumen der in die Kolonne eingeleiteten Mischlösung bestimmt. Aus dem vorstehenden Zusammenhang wird die Volumenmenge der in die Kolonne eingeleiteten Mischlösung bestimmt, bis das Redoxpotential des vom Boden der Kolonne entnommenen Eluats das gleiche ist, wie das durchschnittliche Redoxpotential. Das so bestimmte Volumen der Mischlösung wird nachstehend als "Va" bezeichnet.
Danach wird eine UI oder eine UI und Uli enthaltende Uranlösung auf dem Weg 3-c-I in die Kolonne eingeleitet, wobei eine UII-Adsorptionszone gebildet wird. Dann wird das Volumen der Uranlösung bestimmt, das in die Kolonne I eingeleitet worden ist, bis das vordere Ende der UII-Adsorptionszone den Boden der Kolonne erreicht hat. Das so bestimmte Volumen der Uranlösung wird nachstehend als "Vu" bezeichnet.
Nachstehend wird eine repräsentative Methode zum Trennen von Uranisotopen, bei der gleichzeitig eine Uran-Adsorptionszone durch die Kolonne zurückgeführt und RII und OI in der Kolonne regeneriert werden, beschrieben.
Zuerst wird ein Volumen entsprechend (Vr - Vu ) oder mehr einer Mischlösung, die OI und RII enthält, auf dem Weg 2-a-c-I in die Kolonne I eingeleitet, um OI und RII zu regenerieren und eine Oll-Zone in der Kolonne I auszubilden. Die Volumenmenge der in die Kolonne I eingeleiteten Mischlösung wird nachstehend als "V1" bezeichnet.
Danach wird eine Volumenmenge entsprechend (Vf - V1) oder weniger einer UI enthaltenden Uranlösung oder einer UI und Uli enthaltenden Lösung auf dem Weg 3-c-I in die
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Kolonne I eingeleitet, wobei UI zu Uli oxidiert und am rückwärtigen Ende der Oll-Zone eine Uli-Zone ausgebildet wird, während gleichzeitig das in der OII-Zone vorhandene 011 zu OI reduziert wird. Das Volumen der in die Kolonne eingeleiteten Uranlösung wird nachstehend als "V2" bezeichnet.
Danach wird ein Volumen entsprechend /Vf - (V1 + V2)_7 einer RI enthaltenden Lösung auf dem Weg 1-a-c-I in die Kolonne I eingeleitet, um die UII-Adsorptionszone zu entwickeln und um eine RI-Zone am Ende der UII-Adsorptionszone auszubilden. Danach wird das Eluat aus dem Boden der Kolonne, welches das regenerierte RI enthält, auf dem Weg I-P-a-b-A-1-a-c-I in die Kolonne I eingeleitet, um die Entwicklung der UII-Adsorptionszone fortzusetzen. Während des Entwickeins der
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UII-Adsorptionszone wird U an der Grenze zwischen der Oll-Zone und der UII-Adsorptionszone konzentriert, während
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U an der Grenze zwischen der UII-Adsorptionszone und der
RI-Zone konzentriert wird.
Wenn das Volumen des Eluats, das auf dem Weg I-P-a-b-A-1-ac-I in die Kolonne I eingeleitet wird, einen Wert entsprechend (Va - Vf) erreicht hat, wird die Strömung des Eluats umgeschaltet auf den Weg I-P-a-b-B-2-a-c-I. Zu diesem Zeitpunkt wird eine Regenerierzone, in der RII und OI regeneriert werden, am Ende der RI-Zone ausgebildet, während eine Oll-Zoneam Ende der Regenerierzone ausgebildet wird.
Wenn das vordere Ende der UII-Adsorptionszone den Boden der Kolonne erreicht hat, wird der Strömungsweg des Eluats umgeschaltet auf den Weg I-P-a-c-I, um das gebildete UI-Eluat in die Kolonne I einzuleiten und eine UII-Adsorptionszone am Ende der OII-Adsorptionszone auszubilden.
Wenn das gesamte UI-Eluat zum oberen Ende der Kolonne I zurückgeführt worden ist, wird das erhaltene Eluat, welches das regenerierte RI enthält, auf dem Weg I-P-a-b-A-1-a-c-I
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in die Kolonne I zurückgeleitet, um die UII-Adsorptionszone zu entwickeln und eine Rl-Zone am rückwärtigen Ende der Uli-Zone auszubilden.
Wenn das Volumen des in die Kolonne I eingeleiteten Eluats einen Wert entsprechend /Va - (V1 + V2)J erreicht hat, wird der Strömungsweg des Eluats umgeschaltet auf den Weg I-P-a-b-B-2-a-c-I, um eine Regenerierzone am rückwärtigen Ende der Rl-Zone auszubilden und gleichzeitig eine Oll-Zone am rückwärtigen Ende der Regenerierzone zu bilden.
Wenn das vordere Ende der UII-Adsorptionszone den Boden der Kolonne erreicht hat, wird der Strömungsweg des Eluats umgeschaltet auf den Weg I-P-a-c-I, um das gebildete UI-Eluat in die Kolonne I einzuleiten, wobei eine UII-Adsorptionszone am rückwärtigen Ende der Oll-Zone ausgebildet wird. Auf diese Weise wird die UII-Adsorptionszone durch die Kolonne I im Kreislauf geführt, während RII und OI in 0 der Kolonne regeneriert werden, bis die gewünschte
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Trennung von U und U erreicht ist.
Nachstehend wird eine beispielhafte Methode zur Trennung von Uranisotopen erläutert, bei der mehrere Uran-Adsorptionszonen durch die Kolonne im Kreislauf geführt werden und RII und OI in der Kolonne regeneriert werden. Gemäß dieser Methode kann die Trennung von Uranisotopen mit äußerst hoher Produktionsleistung wirksam und wirkungsvoll durchgeführt werden. Die Anzahl der in der Kolonne auszubildenden Uran-Adsorptionszonen wird nachstehend
Zuerst wird ein Volumen entsprechend (Vr - Vu) oder mehr einer Mischlösung, die OI und RII enthält, auf dem Weg 2-a-c-I in die Kolonne I eingeleitet, um OI und RII
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zu regenerieren und um eine Oll-Zone in der Kolonne I auszubilden. Die Volumenmenge der in die Kolonne I eingeleiteten Mischlösung wird nachstehend als "V1'" bezeichnet.
Dann wird ein Volumen entsprechend _/(Vf/n) - VI1J/ oder weniger einer Uranlösung, die UI enthält, oder einer Uranlösung, die UI und Uli enthält, auf dem Weg 3-c-I in die Kolonne I eingeleitet, um UI zu Uli zu oxidieren und eine UII-Adsorptionszone am rückwärtigen Ende der Oll-Zone auszubilden, während gleichzeitig das in der Oll-Zone vorhandene Oil in OI reduziert wird. Das Volumen der in die Kolonne eingeleiteten Uranlösung wird nachstehend als "V21" bezeichnet.
Anschließend wird ein Volumen entsprechend /"(Vf/n) - (VT + V2')_7 einer RI enthaltenden Lösung auf dem Weg 1-a-c-I in die Kolonne I eingeleitet, um die UII-Adsorptionszone zu entwickeln und um am rückwärtigen Ende der Uli-Adsorptionszone eine RI-Zone auszubilden. Außerdem wird zusätzlich ein Volumen entsprechend /_(Va - Vf) /n/ einer RI enthaltenden Lösung auf dem Weg 1-a-c-I in die Kolonne I eingeleitet, um die Entwicklung der UII-Adsorptionszone fortzusetzen.
Danach wird eine OI und RII enthaltende Mischlösung in einer Volumenmenge entsprechend (Vr - Vu) oder darüber auf dem Weg 2-a-c-I in die Kolonne I eingeleitet, um OI und RII zu regenerieren und eine weitere OII-Zone in der Kolonne I auszubilden. Das Volumen der in die Kolonne I eingeleiteten Mischlösung wird nachstehend als "V1''" bezeichnet.
Danach wird ein Volumen entsprechend /(Vf/n) - V1' 1J oder weniger einer Uranlösung, die UI enthält, oder einer Uranlösung, die UI und Uli enthält, auf dem Weg 3-c-I
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in die Kolonne I eingeleitet, um UI zu Uli zu oxidieren und um eine weitere UII-Adsorptionszone am rückwärtigen Ende der weiteren Oll-Zone auszubilden, während gleichzeitig das in der weiteren Oll-Zone vorhandene Oil zu OI reduziert wird. Das Volumen der in die Kolonne eingeleiteten Uranlösung wird nachstehend als "V2''" bezeichnet .
Anschließend wird eine RI enthaltende Lösung in einer Volumenmenge entsprechend /.(Vf/n) - (V1 ' ' + V2' ' )J auf dem Weg 1-a-c-I in die Kolonne I eingeleitet, um die weitere UII-Adsorptionszone zu entwickeln und um eine weitere RI-Zone am rückwärtigen Ende der weiteren UII-Adsorptionszone auszubilden.
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Die vorstehenden Verfahrensschritte werden wiederholt, bis die angestrebte Anzahl der Uran-Adsorptionszonen in der Kolonne I ausgebildet ist.
Danach wird das gebildete Eluat, welches das regenerierte RI enthält, auf dem Weg I-P-a-b-A-1-a-c-I in die Kolonne I eingeleitet, um die letzte UII-Adsorptionszone zu entwickeln.
Wenn die Volumenmenge des RI enthaltenden Eluats, das der Kolonne I zugeführt worden ist, einen Wert entsprechend /(Va - Vf)/n/ erreicht hat, wird der Strömungsweg des Eluats umgeschaltet auf den Weg I-P-a-b-B-2-a-c-I. Zu diesem Zeitpunkt bildet sich eine Regenerierzone, in der RII und OI regeneriert werden, am rückwärtigen Ende der letzten RI-Zone, während eine OII-Zone am rückwärtigen Ende der Regenerierzone ausgebildet wird.
Wenn das vordere Ende der UII-Adsorptionszone den Boden der Kolonne erreicht hat, wird der Strömungsweg des Eluats
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umgeschaltet auf den Weg I-P-a-c-I, um das gebildete UI-Eluat in die Kolonne I einzuleiten und um eine UII-Adsorptionszone am rückwärtigen Ende der OII-Adsorptionszone auszubilden.
Wenn das gesamte UI-Eluat zum oberen Ende der Kolonne I zurückgeführt worden ist, wird das gebildete Eluat, welches das regenerierte RI enthält, auf dem Weg I-P-a-b-A-1-a-c-I in die Kolonne I zurückgeleitet, um die UII-Adsorptionszone zu entwickeln und um eine RI-Zone am rückwärtigen Ende der UII-Adsorptionszone auszubilden.
Wenn das Volumen des in die Kolonne I eingeleiteten Eluats einen Wert entsprechend /~(Va/n) - (V1 · + V2 · )J erreicht hat, wird der Strömungsweg des Eluats umgeschaltet auf den Weg I-P-a-b-B-2-a-c-I, um eine Regenerierzone am rückwärtigen Ende der RI-Zone auszbilden, während gleichzeitig eine Oll-Zone am rückwärtigen Ende der Regenerierzone gebildet wird.
Wenn das vordere Ende der UII-Adsorptionszone den Boden der Koloone erreicht hat, wird der Strömungsweg des Eluats auf den Weg I-P-a-c-I umgeschaltet, um das gebildete UI-Eluat in die Kolonne I einzuleiten und eine UII-Adsorptionszone am rückwärtigen Ende der OH-Zone auszubilden. Auf diese Weise werden mehrere UII-Adsorptionen durch die Kolonne I im Kreislauf geführt, während RII und OI in der Kolonne regeneriert werden, bis die
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gewünschte Trennung von U und U erreicht ist.
Wie vorstehend erläutert wurde, können mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens die kontinuierliche Trennung
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der Uranisotopen U und U und die Regenerierung des Reduktionsmittels und des Oxidationsmittels, die während der Trennung der Uranisotopen desaktiviert worden sind, in einer einzigen Kolonne gleichzeitig durchgeführt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren ist daher
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äußerst vorteilhaft, weil nicht nur die Baukosten für die zu verwendende Vorrichtung niedrig sind, sondern weil auch in geringerem Maß die Gefahr des Auftretens von Ventilstörungen, die zu einer notwendigen häufigen Unterbrechung des Trennvorgangs führen, aufgrund des Austretens von Flüssigkeit aus den Ventilen, wie Umschaltventilen, im Vergleich mit der üblichen Mehrfach-Kolonnen-Trennmethode auftritt und weil die anzuwendende Menge an Sauerstoff und Wasserstoff oder die Menge an elektrischer Energie im Vergleich mit der üblichen Methode, bei der das gesamte desaktivierte Oxidationsmittel und das gesamte desaktivierte Reduktionsmittel außerhalb der Kolonne mit Hilfe von Sauerstoff und Wasserstoff oder mit Hilfe einer elektrolytischen Oxidations-Reduktions-Reaktion regeneriert werden, außerordentlich vermindert werden kann.
Die Erfindung wird nun durch die nachstehenden Beispiele ausführlicher veranschaulicht, ohne daß sie auf diese beschränkt sein soll.
Beispiel 1
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Die Anreicherung von U erfolgte mit Hilfe einer Vorrichtung, wie sie in der beigefügten Zeichnung gezeigt ist. Die verwendete Kolonne I hatte einen Durchmesser von 20 mm und eine Länge von 1000 mm und war mit einem Mantel aus Pyrexglas versehen. Die Kolonne I wurde bis zu einer Höhe von 900 mm mit einem Anionenaustauscherharz gefüllt. Das verwendete Anionenaustauscherharz war ein stark basisches Anionenaustauscherharz mit einer Austauschkapazität von 4,3 Milliäquivalent/g, welches erhalten wurde, indem ein Chlormethylierungsprodukt eines vernetzten Polymeren, das durch Additionspolymerisation von Styrol als nicht vernetzendes polymerisierbares Monomeres und Diviny!benzol als vernetzendes Monomeres
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synthetisiert worden war, mit Trimethylamin aminiert wurde. Die Vierweg-Umschaltventile a, b und c sind elektrisch betreibbar und mit der Kolonne I, der zusätzlichen Oxidationsvorrichtung A und der zusätzlichen Reduktionsvorrichtung B wie in der Zeichnung dargestellt verbunden.
Die zusätzliche Reduktionsvorrichtung A bestand aus einer mit Mantel versehenen druckfesten Kolonne mit einem Durchmesser von 20 mm und einer Länge von 500 mm, einem in dieser vierstufig angeordneten Platinkatalysator und einer Gas-Flüssigkeits-Trennvorrichtung mit einem Fassungsvermögen von 300 ml, die mit der Kolonne verbunden war.
Der verwendete Platinkatalysator wurde hergestellt, indem 2 Gewichtsprozent Platin auf kugelige Kohlenstoffteilchen mit einem Durchmesser von 3 mm als Träger aufgetragen wurden.
Die zusätzliche Oxidationsvorrichtung B bestand aus einer mit Mantel versehenen druckfesten Kolonne mit einem Durchmesser von 20 mm und einer Länge von 500 mm, die in vier Stufen mit Glas-Raschig-Ringen gepackt war, und einer Gas-Flüssig-Trennvorrichtung mit einem Fassungsvermögen von 300 ml, die mit der Kolonne verbunden war.
1000 ml einer Lösung mit einem Gehalt an 0,5 Mol Ti(III) und 3,5 Mol HCl wurde in einen Vorratsbehälter 1 gegeben.
500 ml einer Mischlösung mit einem Gehalt an 1,0m Fe(II), 0,5m Ti(IV) und 3,1m HCl wurde in einen Vorratsbehälter 2 gegeben, während 500 ml einer Lösung mit einem Gehalt an 0,25m U(IV) und 3,5m HCl in einen Vorratsbehälter 3 eingefüllt wurde.
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Zuerst wurde ein Vorversuch durchgeführt, um Vf, Vr, Va und Vu in der vorstehend beschriebenen Weise zu bestimmen. Dabei wurde gefunden, daß Vf 205 ml, Vr 520 ml, Va 330 ml und Vu 4 20 ml betrugen.
Dann wurden 120 ml der Mischlösung, die 1,0m Fe(II), 0,5m Ti(IV) und 3,1m HCl enthielt, auf dem Weg 2-a-c-I in die Entwicklungskolonne I eingeleitet, um Fe(II) und Ti(IV) in Fe(III) und Ti(III) umzuwandeln und eine Fe(III)-Adsorptionszone in der Kolonne I auszubilden.
Danach wurden 70 ml der Lösung, die 0,25m U(IV) und 3,5m HCl enthielt, auf dem Weg 3-c-I in die Kolonne I eingeleitet, um am rückwärtigen Ende der Oxidationsmittelzone eine Uran-Adsorptionszone auszubilden. Auf diese Weise wurde eine vordere Grenze zwischen der Uran-Adsorptionszone und der Oxidationsmittel-Zone ausgebildet.
Danach wurden 15 ml der Lösung, die 0,5m Ti(III) und 3,5m HCl enthielt, auf dem Weg 1-a-c-I in die Kolonne eingeleitet, wo sie in Kontakt mit dem adsorbierten U(VI) kam, so daß dieses in Form von U(IV) eluiert wurde, wobei eine Reduktionsmittelzone anschließend an die Uran-Adsorptionszone ausgebildet und die Uran-Adsorptionszone weiterbewegt wurde. Auf diese Weise wurde eine rückwärtige Grenze zwischen der Uran-Adsorotionszone und der Reduktionsmittel-Zone ausgebildet. Außerdem wurden 125 ml des Ti(III) enthaltenden gebildeten Eluats auf dem Weg 1-P-a-b-A-1-a-c-I der Kolonne I zugeführt, während das in dem Eluat vorhandene Ti(IV) mit Hilfe der zusätzlichen Reduktionsvorrichtung A reduziert wurde. Danach wurde der Strömungsweg auf den Weg I-P-a-b-B-2-a-c-I umgeschaltet, um das gebildete Eluat, welches Fe(II) und Ti(IV) enthielt, in die Kolonne I einzuleiten, während das in dem Eluat enthaltende Ti(III) mit Hilfe der zusätzlichen Oxidationsvorrichtung B oxidiert wurde.
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Als das vordere Ende der Uran-Adsorptionszone den Boden der Kolonne I erreicht hatte, wurde der Strömungsweg umgeschaltet auf den Weg I-P-a-c-I, um die Uran-Adsorptionszone wieder in das obere Ende der Kolonne I zurückzuführen.
Nachdem das rückwärtige Ende der Uran-Adsorptionszone wieder in das obere Ende der Kolonne I zurückgeführt worden war, wurde der Strömungsweg auf den Weg I-P-a-b-A-1-a-c-I umgeschaltet, um die Uran-Adsorptionszone zu entwickeln.
Als die Menge des Ti(III) enthaltenden Eluats, das der Kolonne zugeführt wurder 140 ml erreicht hatte, wurde der Strömungsweg des Eluats auf den Weg I-P-a-b-B-2-a-c-I umgeschaltet.
Als das vordere Ende der Uran-Adsorptionszone den Boden der Kolonne I erreicht hatte, wurde der Strömungsweg des Eluats umgeschaltet auf I-P-a-c-I, um die Uran-Adsorptionszone in das obere Ende der Kolonne I zurückzuführen.
Die vorstehend erwähnten Vorgänge wurden wiederholt, so daß die Uran-Adsorptionszone zehnmal durch die Kolonne I im Kreislauf geführt wurde, während das desaktivierte Oxidationsmittel /Fe(II)_/ und das desaktivierte Reduktionsmittel /Ti(IV)_7 in der Kolonne I regeneriert wurden.
Danach wurde das gebildete Uran-Eluat auf dem Weg I-P-ab-4 fraktioniert aufgefangen, wobei Proben für die Bestimmung des Isotopenverhältnisses erhalten wurden.
Dabei betrug die Strömungsrate der Lösung durch das gesamte System 22 ml/min und die Temperatur des Systems wurde bei 1200C gehalten.
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Das Isotopenverhältnis ( ü/ U) des in diesem Beispiel verwendeten natürlichen Urans betrug 0,00725. Das Isoto-
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penverhältnis von Uran (ÄJJU/ U) in der Fraktion, die der rückwärtigen Grenze zwischen der Uran-Adsorptionszone und der Reduktionsmittelzone am nächsten war, wurde mit Hilfe eines Elektronen-Beschuß-Massenspektrometers gemessen, wobei ein Wert von 0,00761 gefunden wurde.
Beispiel 2
Unter Verwendung der gleichen Vorrichtung wie im Beispiel 1 wurden 1000 ml einer Lösung, die 0,6 m V(III) und 3,5 m HCl enthielt, in den Vorratsbehälter 1 eingefüllt. 500 ml einer Mischlösung mit einem Gehalt an 1,2m Fe(II), 0,6m V(IV) und 3,5m HCl wurde in den Vorratsbehälter 2 gegeben und 500 ml einer Lösung mit einem Gehalt an 0,1m U(IV) und 3,5m HCl wurde in den Vorratsbehälter 3 gegeben.
Zunächst wurde ein Vorversuch in gleicher Weise wie im Beispiel 1 durchgeführt, um die Werte für Vf, Vr, Va und Vu festzustellen. Dabei wurde gefunden, daß Vf 220 ml, Vr 450 ml, Va 330 ml und Vu 400 ml betrug.
Danach wurden 80 ml der Mischlösung, die 1,2m Fe(II), 0,6m V(IV) und 3,5m HCl enthielt, auf dem Weg 2-a-c-I in die Entwicklungskolonne I eingeleitet, um Fe(II) und V(IV) zu Fe(III) bzw. V(III) umzuwandeln und eine Fe(III)-Adsorptionszone in der Kolonne I auszubilden.
Danach wurden 120 ml der Lösung, die 0,1m U(IV) und 3,5m HCl enthielt, auf dem Weg 3-c-I in die Kolonne eingeleitet, wobei eine Uran-Adsorptionszone am rückwärtigen Ende der Oxidationsmittel-Zone ausgebildet wurde. Auf diese Weise wurde eine vordere Grenze zwischen der Uran-Adsorptionszone und der Oxidationsmittel-Zone ausgebildet,
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Danach wurden 20 ml der Lösung, die 0,6m V(III) und 3,5m HCl enthielt auf dem Weg I-a-c-I in die Kolonne eingeleitet, um dort in Kontakt mit dem adsorbierten U(VI) zu kommen und dieses in Form von U(IV) zu eluieren, wobei eine Reduktionsmittel-Zone in der Uran-Adsorptionszone ausgebildet und die Uran-Adsorptionszone weiterbewegt wurde. Auf diese Weise wurde eine rückwärtige Grenze zwischen der Uran-Adsorptionszone und der Reduktionsmitmitel-Zone ausgebildet. Außerdem wurden 110 ml des V(III) enthaltenden Eluats auf dem Weg 1-P-a-b-A-1-a-c-I in die Kolonne I geleitet, während das in dem Eluat vorhandene V(IV) mit Hilfe der zusätzlichen Reduktionsvorrichtung A reduziert wurde.
Dann wurde der Strömungsweg auf einen Weg I-P-a-b-B-2-a-c-I umgeschaltet, um das gebildete Eluat, das Fe(II) und V(IV) enthielt, in die Kolonne I einzuleiten, während das im Eluat vorhandene V(III) mit Hilfe der zusätzlichen Oxidationsvorrichtung B oxidiert wurde.
Als das vordere Ende der Uran-Adsorptionszone den Boden der Kolonne I erreicht hatte, wurde der Strömungsweg auf einen Weg I-P-a-c-I umgeschaltet, um die Uran-Adsorptionszone in das obere Ende der Kolonne I zurückzuführen.
Nachdem das rückwärtige Ende der Uran-Adsorptionszone in das obere Ende der Kolonne I zurückgeführt worden war, wurde der Strömungsweg umgeschaltet auf den Weg I-P-ab-A-1-a-c-I, um die Uran-Adsorptionszone zu entwickeln.
Als die Menge des V(III) enthaltenden Eluats, das der Kolonne zugeführt wurde, 130 ml erreicht hatte, wurde der Strömungsweg des Eluats umgeschaltet auf einen Weg I-P-a-b-B-2-a-c-I.
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" 3β " 36GÜ337
Als das vordere Ende der Uran-Adsorptionszone den Boden der Kolonne I erreicht hatte, wurde der Strömungsweg des Eluats umgeschaltet auf I-P-a-c-I, um die Uran-Adsorptionszone in das obere Ende der Kolonne I zurückzuführen.
Das vorstehend erläuterte Verfahren wurde wiederholt, bis die Uran-Adsorptionszone 20 mal durch die Kolonne I im Kreislauf geführt worden war, während das desaktivierte Oxidationsmittel /Fe(II)V und das desaktivierte Reduktionsmittel Zy(IW)J in der Kolonne I regeneriert wurde.
Danach wurde das gebildete üraneluat auf dem Weg I-P-ab-4 fraktioniert gewonnen, um Proben für die Messung des Isotopenverhältnisses zu erhalten.
Bei diesem Verfahren betrug die Strömungsrate der Lösung durch das gesamte System 35 ml/min und die Temperatur des Systems wurde bei 1400C gehalten.
λλγ *y ο ο
Das Isotopenverhältnis ( U/ U) des in diesem Beispiel verwendeten natürlichen Urans betrug 0,00725. Das Iso-
235 238 topenverhältnis des Urans ( U/ U) in der Fraktion, die der rückwärtigen Grenze zwischen der Uran-Adsorptionszone und der Reduktionsmittel-Zone am nächsten war, wurde mit Hilfe eines Massenspektrometer vom Elektronenbeschußtyp gemessen, wobei ein Wert von 0,00802 gefunden wurde.
Beispiel 3
Unter Verwendung der gleichen Vorrichtung wie im Beispiel 1 wurden 1000 ml einer Lösung mit einem Gehalt an 0,8m V(III) und 4,0m HCl in den Vorratsbehälter 1 gegeben. 500 ml einer Mischlösung, die 1,5ra Fe(II), 0,8m V(IV) und 4,0m HCl enthielt, wurde in den Vorratsbehälter 2 gegeben und 500 ml einer Lösung mit einem Gehalt von 0,12m U(IV) und 4,0m HCl wurde in den Vorratsbehälter 3 eingefüllt.
ORIGINAL INSPECTED
360,33
Zuerst wurde ein Vorversuch, in gleicher Weise wie im Beispiel 1 durchgeführt, um Vf, Vr, Va und Vu zu messen. Dabei wurde gefunden, daß Vf 260 ml, Vr 420 ml, Va ml und Vu 400 ml betrug.
Danach wurden 20 ml der Mischlösung, die 1,5m Fe(II), 0,8m V(IV) und 4,0m HCl enthielt, auf dem Weg 2-a-c-I in die Entwicklungskolonne I eingeleitet, um Fe(II) und V(IV) in Fe(III) bzw. V(III) überzuführen und eine Fe(III)-Zone (Oxidationsmittel-Zone) in der Kolonne I auszubilden.
Danach wurden 80 ml der Lösung, die 0,12m U(IV) und 4,0m HCl enthielt, auf dem Weg 3-c-I in die Kolonne I eingeleitet, so daß eine Uran-Adsorptionszone am rückwärtigen Ende der Oxidationsmittel-Zone ausgebildet wurde. Auf diese Weise wurde eine vordere Grenze zwischen der Uran-Adsorptionszone und der Oxidationsmittel-Zone ausgebildet.
Danach wurden 40 ml der Lösung, die 0,8m V(III) und 4,0m HCl enthielt, auf dem Weg 1-a-c-I in die Kolonne I eingeleitet und dort in Kontakt mit dem adsorbierten U(VI) gebracht, um dieses in Form von U(IV) zu eluieren, wobei eine Reduktionsmittel-Zone in der Uran-Adsorptionszone ausgebildet und die Uran-Adsorptionszone weiterbewegt wurde. Dabei wurde eine rückwärtige Grenze zwischen der Uran-Adsorptionszone und der Reduktionsmittel-Zone ausgebildet.
Anschließend wurden 40 ml der Mischlösung, die 1,5m Fe(II), 0,8m V(IV) und 4,0m HCl enthielt, auf dem Weg 2-a-c-I in die Kolonne I eingeleitet, um Fe(II) und V(IV) in Fe(III) bzw. V(III) umzuwandeln, wobei eine weitere Fe(III)-Zone (Oxidationsmittel-Zone) in der Kolonne I ausgebildet wurde.
ORIGINAL INSPECTED
Danach wurde der Strömungsweg auf den Weg 3-c-I umgeschaltet, um eine weitere Uran-Adsorptionszone hinter der weiteren Fe (III)-Zone auszubilden.
Als die Menge der zugeführten Uranlösung 80 ml erreicht hatte, wurde der Strömungsweg auf 1-a-c-I umgeschaltet, um die weitere Uran-Adsorptionszone zu entwickeln.
Als die Menge des in die Kolonne eingeleiteten Reduktionsmittels 10 ml erreicht hatte, wurde der Strömungsweg umgeschaltet auf den Weg I-P-a-b-A-1-a-c-I, so daß 30 ml des gebildeten Eluats, das V(III) enthielt, in die Kolonne I eingeleitet wurden.
Dann wurde der Strömungsweg umgeschaltet auf einen Weg I-P-a-b-B-2-c-I, um eine Fe(III)-Zone auszubilden. Als das vordere Ende der Uran-Adsorptionszone den Boden der Kolonne I erreicht hatte, wurde der Strömungsweg des Eluats umgeschaltet auf I-P-a-c-I, so daß die Uran-Adsorptionszone in das obere Ende der Kolonne I zurückgeführt wurde.
Nachdem das rückwärtige Ende der Uran-Adsorptionszone in das obere Ende der Kolonne I zurückgeführt worden war, wurde der Strömungsweg umgeschaltet auf den Weg I-P-a-b-A-1-a-c-I, um die Uran-Adsorptionszone zu entwickeln.
Als die Menge des V(III) enthaltenden Eluats, das der Kolonne zugeführt wurde, 40 ml erreicht hatte, wurde der Strömungsweg des Eluats umgeschaltet auf den Weg I-P-a-b-B-2-a-c-I.
Nachdem das vordere Ende der Uran-Adsorptionszone den Boden der Kolonne I erreicht hatte, wurde der Strömungsweg des Eluats umgeschaltet auf I-p-a-c-I, um die Uran-
ORIGINAL INSPECTED
- 39 - 36 K1 'Π
Adsorptionszone in das obere Ende der Kolonne I zurückzuführen .
Nachdem das rückwärtige Ende der Uran-Adsorptionszone in das obere Ende der Kolonne I zurückgeführt worden war, wurde der Strömungsweg umgeschaltet auf den Weg I-P-a-b-A-1-a-c-I, um die Uran-Adsorptionszone zu entwickeln.
Als die Menge des V(III) enthaltenden Eluats, das der Kolonne zugeführt wurde, 40 ml erreicht hatte, wurde der Strömungsweg des Eluats umgeschaltet auf den Weg I-P-a-b-B-2-a-c-I.
Der vorstehend beschriebene Vorgang wurde wiederholt, so daß jede Uran-Adsorptionszone zehnmal im Kreislauf durch die Kolonne I geführt wurde, während das desaktivierte Oxidationsmittel /Fe(Il)J und das desaktivierte Reduktionsmittel /V(IV)J in der Kolonne I regeneriert wurden.
20
Danach wurde das erhaltene Uxaneluat auf dem Weg I-p-a-b-4 fraktioniert aufgefangen, so daß Proben für die Messung des Isotopenverhältnisses erhalten wurden.
Dabei betrug die Strömungsrate der Lösung durch das gesamte System 25 ml/min und die Temperatur des Systems wurde bei 14O0C gehalten.
•y ο C q
Das Isotopenverhältnis ( U/ U) des in diesem Beispiel verwendeten natürlichen Urans betrug 0,00725.
O *3 Q
Das Isotopenverhaltnis des Urans ( U/ U) in den Fraktionen, die den rückwärtigen Grenzen zwischen den Uran-Adsorptionszonen und den Reduktionsmittel-Zonen am nächsten waren, wurden mit Hilfe eines Massenspektro meters des Elektronenbeschuß-Typs gemessen, wobei Werte von 0,00793 bzw. 0,00791 gefunden wurden.
ORIGINAL INSPECTED
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- Leerseite

Claims (6)

  1. STREIIL· SCIIUIiEL-HOPF GROENlXO SCIiUL'/; i'ATKXTAXW.il/l'IC ΚΙΓΚΟΡΚΛΧ Ι'ΛΤΚΧΤ ATTOUX K λ S
    «ΙΙΊ..-IX«. PETEH STHKIII.,
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    8. Januar 1986
    DEA 23 233
    Verfahren zum kontinuierlichen Trennen von Uranisotopen
    Patentansprüche 1. Verfahren zum kontinuierlichen Trennen der Uranisotopen U und U, bei dem eine Lösung eines Gemisches von Uranisotopen in einem Lösungsmittel durch eine Anionenaustauscher-Kolonne geleitet wird und dabei in der Kolonne eine Grenze (A) zwischen einer Uran-Adsorptionszone und einer benachbarten Reduktionsmittel-Zone und eine Grenze (B) zwischen der Uran-Adsorptionszone und einer benachbarten Oxidationsmittel-Zone ausgebildet werden, die Uran-Adsorptionszone durch die Kolonne bewegt wird, während eine Reduktion an der Grenze (A) und eine Oxidation an der Grenze (B) und dadurch
    235
    eine Anreicherung von U an der Grenze (A) und von
    Q Γ Ί ^ ')
    O O . J ϋ
    U an der Grenze (B) erfolgen, wobei Fraktionen, in denen diese Isotope angereichert sind, gesondert gewonnen werden, dadurch gekennzeichnet , daß ein Eluat, welches das desaktivierte Oxidationsmittel und das desaktivierte Reduktionsmittel enthält, zurückgeführt und wieder durch die Anionenaustauscher-Kolonne, welche die Uran-Adsorptionszone enthält, geleitet und dabei das desaktivierte Oxidationsmittel und das desaktivierter Reduktionsmittel regeneriert werden und eine Oxidationsmittel-Zone ausgebildet wird, und daß das regenerierte Reduktionsmittel für die Reduktion von Uran zurückgeführt und wieder durch die Kolonne geleitet wird, wobei in ein und derselben Anionenaustauscher-Kolonne
    Q 0 "3 Q
    gleichzeitig die Trennung von U und U und die Regenerierung des desaktivierten Oxidationsmittels und des desaktivierten Reduktionsmittels erfolgen.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Anionenaustauscher-Kolonne eine Uran-Adsorptionszone und eine Oxdationsmittel-Zone, die der Uran-Adsorptionszone benachbart ist, vorliegen.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Anionenaustauscher-Kolonne zwei oder mehr Uran-Adsorptionszonen und benachbart zu jeder Uran-Adsorptionszone jeweils eine Oxidationsmittel-Zone vorliegen.
  4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Oxidationsmittel mindestens eine Verbindung aus der nachstehenden Gruppe Tl(III), Pb(IV), Sb(V), V(IV), Cr(VI), Mn(VII), Fe(III), Co(III) und Cu(II) ist.
  5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Reduktionsmittel mindestens eine Verbindung aus der nachstehenden Gruppe
    ORiGINAL INSPECTED
    3 6 Π J ? 3
    In(I), Sn(II), Sb(III), Ti(III), V(III), V(II), Nb(IV) und Cu(I) ist.
  6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung eines Gemisches von Uranisotopen eine saure Lösung ist, deren Wasserstoffionenkonzentration 10 molar bis 11 molar ist.
    7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wa:
    molar ist.
    _ «1
    daß die Wasserstoffionenkonzentration 10 molar bis 10
    8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennung der Uranisotopen bei einer Temperatur von 10 bis 2500C durchgeführt wird.
    9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder
    6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Oxidationsmittel mindestens eine Verbindung aus der Gruppe Cr(VI), Mn(VII), Fe(III) und Cu(II) und das Reduktionsmittel mindestens eine Verbindung aus der Gruppe Sn(II), Ti(III) und V(III) ist.
    ORIGINAL INSPECTED
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