DE3600337C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen Trennen der Uranisotopen ²³⁵U und ²³⁸U, bei dem eine Lösung eines Gemisches von Uranisotopen in einem Lösungsmittel durch eine Anionenaustauscher-Kolonne geleitet wird und dabei in der Kolonne eine Uranadsorptionszone mit einer Gren­ ze (A) zwischen der Uran-Adsorptionszone und einer benachbarten Reduktionsmittel-Zone und eine Grenze (B) zwischen der Uran-Adsorptionszone und einer benachbar­ ten Oxidationsmittel-Zone verschoben wird, wobei an der Grenze (A) eine Reduktion unter Anreicherung von ²³⁵U und an der Grenze (B) eine Oxidation unter Anreicherung von ²³⁸U erfolgt, bei dem die Frak­ tionen, in denen diese Isotope angereichert sind, gesondert gewonnen werden und bei dem eine Regene­ rierung des desaktivierten Oxidationsmittels und des desaktivierten Reduktionsmittels durchgeführt wird.

Es ist bekannt, daß Uranisotope durch Oxidations-Reduk­ tions-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 41 12 045).

Nach der Methode gemäß US-PS 41 12 045 wird eine Lösung, die ein zur Oxidation von Uran(IV) zu Uran(VI) befähig­ tes 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) be­ fähigtes Reduktionsmittel enthält, in die Kolonne geleitet, um die Zone des adsorbierten Uran(VI) zu entwickeln, wäh­ rend am Ende der das adsorbierte Uran(VI) enthaltenden Zone eine Reduktionsmittelzone ausgebildet wird, wodurch ermöglicht wird, daß das an dem Anionenaustauscher adsor­ 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 ²³⁸U. Außerdem wird eine weitere Grenze zwischen der Uran(VI)-Zone und der Reduktiontsmittel-Zone ausgebildet und eine aus der Nachbarschaft dieser Grenze gewonnene Uranlösung hat eine hohe Konzentration an ²³⁵U.

Bei der vorstehend erläuterten Oxidations-Reduktions- Chromatographie werden das desaktivierte Oxidationsmittel und das desaktivierte Reduktionsmittel in Form eines Ge­ misches aus der Entwicklungskolonne eluiert. In diesem Zusammenhang wurde bereits eine Methode zum Regenerieren des desaktivierten Oxidationsmittels und des desaktivier­ ten Reduktionsmittels, die in dem aus der Entwicklungs­ kolonne ausfließenden Eluat enthalten sind, und zur Wie­ derverwendung dieser Mittel vorgeschlagen (US-PS 42 02 860). Nach dieser Methode wird das Eluat, welches das desakti­ vierte Oxidationsmittel und das desaktivierte Reduktions­ mittel enthält, einer Oxidationsbehandlung unterworfen, um das desaktivierte Oxidationsmittel zu regenerieren. Das regenerierte Oxidationsmittel wird mit Hilfe eines Anionen­ austauschers aus dem Eluat abgetrennt. Danach wird das erhaltene Eluat, welches das desaktivierte Reduktions­ mittel enthält, einer Reduktionsbehandlung unterworfen, um das desaktivierte Reduktionsmittels zu regenerieren. Das aktivierte Oxidationsmittel und das aktivierte Reduk­ tionsmittel, die so erhalten werden, werden zur weiteren Trennung von Uranisotopen wiederverwendet. Bei dieser Methode wird die Regenerierung des desaktivierten Oxida­ tionsmittels und des desaktivierten Reduktionsmittels außerhalb der Entwicklungskolonne mit Hilfe einer Oxida­ tions-Reduktions-Reaktion unter Verwendung von Sauerstoff und Wasserstoff oder mit Hilfe einer elektrolytischen Oxidations-Reduktions-Reaktion durchgeführt.

Die in der US-PS 42 02 860 beschriebene vorstehend er­ wähnte Methode ist deshalb vorteilhaft, weil das regene­ rierte Oxidationsmittel und das regenerierte Reduktions­ mittel zur weiteren Trennung von Uranisotopen verwendet werden können. Die Methode hat jedoch zahlreiche Nachteile. So wird bei dieser Methode speziell die Trennung von Uran­ isotopen in einer einzigen Kolonne (nachstehend als "Ein-Kolonnen-Trennmethode" bezeichnet) in folgender Weise durchgeführt. Wenn eine Uran-Adsorptionszone den Boden einer mit einem Anionenaustauscher gefüllten Kolonne er­ reicht hat, werden die getrennten Uranisotopen fraktioniert gewonnen, während die Lösung, die das desaktivierte Oxida­ tionsmittel 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 Oxidationsmit­ tel zu regenerieren. Nach Beendigung der Gewinnung der ge­ trennten Uranisotopen in Form von Fraktionen wird die Lö­ sung, die der Oxidationsbehandlung unterworfen worden ist, der Kolonne zugeführt. In der Kolonne wird allein das re­ generierte Oxidationsmittel an dem Anionenaustauscher ad­ sorbiert und das desaktivierte Reduktionsmittel wird eluiert. Das eluierte desaktivierte Reduktionsmittel wird außerhalb der Kolonne einer Reduktionsbehandlung unter­ worfen, um das desaktivierte Reduktionsmittel zu regene­ rieren. Nach Beendigung der Adsorption des regenerierten Oxidationsmittels an dem Anionenaustauscher werden die Fraktionen der Uranisotopen 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-Adsorp­ tionszone weiter fortzusetzen. Wie aus dem Vorstehenden ersichtlich ist, kann bei der Methode gemäß US-PS 42 02 860 das Eluat, welches den Ablauf der getrennten Uranisotopen vom Boden der Kolonne enthält, nicht unmittelbar in die Kolonne zurückgeführt werden, sondern muß fraktioniert gewonnen und gesondert aufbewahrt werden, bevor es in die Kolonne zurückgeführt wird, bis die Adsorption des rege- nerierten Oxidationsmittels am Anionenaustauscher vervoll­ ständigt ist. Die fraktionierte Gewinnung und gesonderte Aufbewahrung des Eluats ist nicht nur mühsam, sondern führt auch zum teilweisen Vermischen der getrennten Uran­ isotopen und verursacht somit eine schlechte Trennwirksamkeit pro Zeiteinheit.

Um die vorstehend angegebenen Nachteile, mit denen die Ein- Kolonnen-Trennmethode gemäß US-PS 42 02 860 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. Wäh­ rend bei dieser Methode die Entwicklung einer Uran-Adsorp­ tionszone in einer von zwei oder mehr Entwicklungskolonnen durchgeführt wird, wird das Eluat, welches das desaktivier­ te Oxidationsmittel und das desaktivierte Reduktionsmittel enthält, außerhalb der Kolonne einer Oxidationsbehandlung unterworfen, um das desaktivierte Oxidationsmittel zu rege­ nerieren. 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 desak­ tivierte Reduktionsmittel eluiert wird. Das desaktivierte Reduktionsmittel wird außerhalb der Kolonne einer Reduk­ tionsbehandlung unterworfen, um das desaktivierte Reduk­ tionsmittel 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.

Somit wird eine Uran-Adsorptionszone, die in einer Kolonne entwickelt worden ist, unmittelbar in eine andere Entwick­ lungskolonne übergeführt, in der eine Oxidationsmittel- Zone bereits ausgebildet ist, ohne daß es notwendig ist, das Uran-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 Entwicklungs­ kolonnen, die mit einem Anionenaustauscher gefüllt sind, im Vergleich mit denen einer einzigen Entwicklungskolonne hoch sind und als die Anzahl von Ventilen, wie von Um­ schaltventilen, die für die Mehrfach-Kolonnen-Trennmethode angewendet werden müssen, weit größer ist als die für die Ein-Kolonnen-Trennmethode notwendige. Dadurch besteht er­ höhte Gefahr des Auftretens von Ventilstörungen, wodurch häufiges Unterbrechen des Betriebs wegen des Flüssigkeits­ austritts aus den Ventilen notwendig wird.

Darüberhinaus werden sowohl bei der vorstehend erwähnten Ein-Kolonnen-Methode, als auch bei der Mehr-Kolonnen- Methode das gesamte desaktivierte Oxidationsmittel und das gesamte desaktvierte Reduktionsmittel mit Hilfe von Sauer­ stoff bzw. Wasserstoff außerhalb der Kolonne regeneriert oder durch elektrolytische Oxidations-Reduktions-Reaktion regeneriert. Diese Methoden erfordern daher große Mengen an Wasserstoff und Sauerstoff oder eine große Menge an elektri­ scher 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 die Aufgabe zugrunde, ein einfaches und wirksameres Ver­ fahren zur Trennung von Uranisotopen durch Oxidations- Reduktions-Chromatographie zur Verfügung zu stellen. Der Erfindung liegen weitreichende und intensive Unter­ suchungen im Hinblick auf die wirksame und weniger kost­ spielige Trennung von Uranisotopen durch Oxidations-Reduk­ tions-Chromatographie zugrunde. Dabei wurde überraschen­ derweise gefunden, daß durch Leiten einer Lösung, die ein desaktiviertes 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 kontinuierlichen Trennen der Uranisotopen ²³⁵U und ²³⁸U, bei dem eine Lösung eines Gemisches von Uranisotopen in einem Lösungsmittel durch eine Anionenaustauscher-Kolonne geleitet wird und dabei in der Kolonne eine Uranadsorptionszone mit einer Gren­ ze (A) zwischen der Uran-Adsorptionszone und einer benachbarten Reduktionsmittel-Zone und eine Grenze (B) zwischen der Uran-Adsorptionszone und einer benachbar­ ten Oxidationsmittel-Zone verschoben wird, wobei an der Grenze (A) eine Reduktion unter Anreicherung von ²³⁵U und an der Grenze (B) eine Oxidation unter Anreicherung von ²³⁸U erfolgt, bei dem die Frak­ tionen, in denen diese Isotope angereichert sind, gesondert gewonnen werden und bei dem eine Regene­ rierung des desaktivierten Oxidationsmittels und des desaktivierten Reduktionsmittels durchgeführt wird, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Regene­ rierung gleichzeitig mit der Trennung von ²³⁵U und ²³⁸U in derselben Anionenaustauscher-Kolonne in der Weise erfolgt, daß ein Eluat, welches das desaktivierte Oxidationsmittel und das desaktivierte Reduktionsmittel enthält, zurückgeführt und wieder durch die Anionenaustauscher-Kolonne, welche die Uran-Adsorptionszone ent­ hält, geleitet wird, wobei das desaktivierte Oxi­ dationsmittel und das desaktivierte Reduktionsmittel regeneriert werden und durch Adsorption des regene­ rierten Oxidationsmittels eine Oxidationsmittel-Zone ausgebildet wird, und wobei das regenerierte Reduk­ tionsmittel in der Kolonne herabwandert und zur Reduktion von Uran zurückgeführt und wieder durch die Kolonne geleitet wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Trennung von Uraniso­ topen durch Oxidations-Reduktions-Chromatographie ermög­ licht somit, daß gleichzeitig in einer einzigen Kolonne die Trennung von Uranisotopen und die Regenerierung eines des­ aktivierten Oxidationsmittels und eines desaktivierten Reduktionsmittels durchgeführt werden.

Die vorstehenden und andere Gegenstände, Merkmale und Vor­ teile der Erfindung sind für den Fachmann aus der nach­ stehenden 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 "O", "R" und "U" bezeichnet und für die niedrigere Oxidationsstufe und die höhere Oxidationsstufe werden die Zeichen "I" bzw. "II" nachgestellt. So bedeutet beispielsweise "OI" ein Oxidationsmittel im desaktivierten Zustand, dessen Oxidationsstufe vermindert ist, "RI" ein Reduktionsmittel im aktiven Zustand, das eine niedrigere Oxidationsstufe hat, und "UI" bzw. "UII" bedeuten Uran(IV) bzw. Uran(VI).

Gemäß der Erfindung sollten 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 Komplex­ verbindung 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 erfindungs­ gemäß verwendete Bezeichnung "Uran(VI)" bzw. "UII" 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- austauscher adsorbiert und ²³⁵U unter den U(VI)-Ionen verbleibt an dem Anionenaustauscher, so daß die ²³⁵U-Konzen­ tration ansteigt, je mehr man sich der Grenze zwischen der Uran-Adsorptionszone und der Reduktionsmittel-Zone nähert und die ²³⁸U-Konzentration ansteigt, je mehr man sich der Grenze zwischen der Uran-Adsorptionszone und der Oxidationsmittel-Zone nähert.

Erfindungsgemäß wird bevorzugt, daß die Adsorbierbarkeit von OII an dem zu verwendendem Anionenaustauscher höher ist als die von UII, UI und RII, daß die Adsorbierbar­ keit von UII 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. Die Adsorbierbarkeit von UI, UII, OI, OII, RI und RII an dem Anionenaustauscher kann geregelt werden, indem die Art und Konzentration des negativ geladenen Liganden (wie nachstehend erläutert wird) und die Wasserstoffionenkon­ zentration der Lösung und dergleichen variiert werden.

Erfindungsgemäß wird das Eluat, welches vom Boden der Kolonne eluiert 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 Reduktions­ mittel zurückgeführt und durch die Kolonne geleitet, um die Reduktion des Urans durchzuführen. Dabei kann in dem Anionenaustauscher eine Uran-Adsorptionszone und eine Oxi­ dationsmittelzone angrenzend an die Uran-Adsorptionszone vorliegen. Wahlweise können in dem Anionenaustauscher zwei oder mehr Uran-Adsorptionszonen und, benachbart zu jeder Uran-Adsorptionszone, eine Oxidationsmittel-Zone ausge­ bildet sein.

Im Fall der Ausbildung einer Uran-Adsorptionszone und einer der Uran-Adsorptionszone benachbarten Oxidations­ mittel-Zone in einer Anionenaustauscher-Kolonne wird fol­ gendes Verfahren durchgeführt:

• (a-1) In eine Anionenaustauscher-Kolonne, die eine Oxidationsmittelzone aufweist, in der ein Oxidationsmittel an dem Anionenaustauscher adsorbiert ist, welches zur Oxidation einer Uran(IV)-Verbin­ dung in eine Uran(VI)-Verbindung befähigt ist, wird eine Lösung von Uranisotopen eingeleitet, die eine Uran(IV)-Verbindung enthält, oder die eine 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 Oxidations­ mittel-Zone auszubilden, während gleichzeitig das in einer Oxidationsmittel-Zone vorhandene Oxidations­ mittel zu einem desaktivierten Oxidationsmittel re­ duziert wird und auf diese Weise eine vordere Grenze zwischen der Oxidationsmittel-Zone und der Uran- 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-Adsorptions­ zone vorhandene Uran(VI)-Verbindung zu einer Uran(IV)-Verbindung zu reduzieren, während eine Reduktionsmittel-Zone am rückwärtigen Ende der Uran-Adsorptionszone ausgebildet und das Reduk­ tionsmittel zu einem desaktvierten Reduktionsmittel oxidiert wird, wodurch zwischen der Uran-Adsorptions­ zone 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 Konzentrierung von ²³⁸U bzw. ²³⁵U erfolgt; wobei das desaktivierte Reduktionsmittel und das desaktivierte Oxidationsmittel in Form einer Mischlösung vom Boden der Kolonne eluiert werden 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 Oxidations­ mittel und ein aktiviertes Reduktionsmittel über­ geführt 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-Adsorptions­ zone benachbarten Oxidationsmittel-Zone besteht das Ver­ fahren 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 Anionanaustauscher adsorbiert ist, wird eine Lösung von Uranisotopen, die eine Uran(IV)-Verbin­ dung 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 Reduk­ tion einer Uran(VI)-Verbindung zu einer Uran(IV)- Verbindung befähigt ist, um die in der Uran-Adsorp­ tionszone vorhandene Uran(VI)-Verbindung zu einer Uran(IV)-Verbindung zu reduzieren, während am rück­ wärtigen Ende der Uran-Adsorptionszone eine Reduk­ tionsmittel-Zone ausgebildet wird und das Reduk­ tionsmittel zu einem desaktivierten Reduktionsmit­ tel oxidiert wird, wobei eine rückwärtige Grenze zwischen der Uran-Adsorptionszone und der Reduk­ tionsmittel-Zone ausgebildet wird und die rückwärtige Grenze weiterbewegt wird, während die Uran(VI)-Ver­ bindung 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 desak­ tiviertes Reduktionsmittel enthält, wobei eine wei­ tere 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)-Verbin­ dung 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-Adsorp­ tionszone 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 Reduktionsmittel 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 Reihen­ folge mindestens einmal durchgeführt, wobei zwei oder mehr Uran-Adsorptionszonen in der Kolonne ausgebildet werden und die Konzentrierung von ²³⁸U und ²³⁵U 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 Misch­ lösung 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 Reduktions­ mittel umgewandelt werden, so daß zwischen ihnen das chemische Gleichgewicht erreicht wird.

Die in der vorstehend erwähnten Stufe (a) oder (b) erhal­ tene eluierte Mischlösung, die das desaktivierte Oxidations­ mittel und das desaktivierte Reduktionsmittel sowie das aktivierte Oxidationsmittel und das aktivierte Reduktions­ mittel im Zustand des chemischen Gleichgewichts enthält, wird in die Kolonne eingeleitet, um als letzte Zone eine Regenerierzone auszubilden, in der das aktivierte Oxida­ tionsmittel aus der eluierten Mischlösung an dem Anionen­ austauscher adsorbiert wird, wobei der Zustand des chemi­ schen Gleichgewichts gestört wird, so daß die Redoxreaktion 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 Gleich­ gewicht 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 Oxi­ dationsmittel-Zone ausbildet, in der das aktivierte Oxi­ dationsmittel an dem Anionenaustauscher adsorbiert wird, während das aktivierte Reduktionsmittel in der Kolonne herab­ wandert. Das aktivierte Reduktionsmittel wird in die Kolonne zurückgeleitet, um die Reduktion von Uran durchzu­ führen.

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 10⁻³ molar bis etwa 11 molar, vorzugsweise etwa 10⁻¹ molar bis etwa 10 molar sein. Zu typischen Beispielen für geeignete Säuren gehören anor­ ganische Säuren, wie Chlorwasserstoffsäure, Bromwasser­ stoffsäure, Schwefelsäure und Fluorwasserstoffsäure etc. Die saure Lösung kann außerdem einen Elektronenaustausch- Katalysator, wie er in der US-PS 40 49 769 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 10⁻³ molar bis etwa 4 molar, vorzugsweise von etwa 10⁻² molar bis etwa 2 molar sein. Die Kon­ zentration der negativ geladenen Liganden kann im Bereich von etwa 10⁻³ molar bis etwa 12 molar, vorzugsweise von etwa 10⁻¹ molar bis etwa 10 molar sein. Zu Beispielen für verwendbare Liganden gehören anorganische Ionen, z.B. F⁻, Cl⁻, Br⁻, NO₃⁻, CN⁻, SO₄²⁻ , 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, β-Hydroxypropionsäure. Citronensäure, Milch­ säure, Hydroxybernsteinsäure, Weinsäure, Sulfosalicylsäure etc., Ionen von Aminosäuren, wie Glycin, Alanin, b-Alanin, Asparginsäure, Glutaminsäure etc. und Ionen von Amino­ polycarbonsäuren, wie Nitrilotriessigsäure, Ethylendiamin­ tetraessigsäure, 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 250° C, vorzugsweise von etwa 30 bis etwa 200° C liegen.

Der zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens an­ gewendete Druck ist nicht kritisch und kann im Bereich von Atmosphärendruck bis etwa 120 bar (120 kg/cm²) vari­ ieren. Im allgemeinen erfolgt die Trennung oberhalb des Atmosphärendruckes bei einer Temperatur unter dem Siede­ punkt des zur Herstellung der Lösung angewendeten Lösungs­ mittels. 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 Lösungs­ mittels zu verhindern. Die lineare Geschwindigkeit der Grenze zwischen der Uran-Adsorptionszone und der benachbar­ ten 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 500 m pro Tag liegen.

Für die Zwecke der Erfindung kann jeder beliebige Anionen­ austauscher 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 Poly­ meren, die durch Additions-Copolymerisation von Styrol, Methylstyrol, Ethylstyrol und dergleichen mit Divinylbenzol als Hauptkomponenten gebildet worden sind; Aminierungs­ produkte eines vernetzten Polymeren, das durch Additions- Copolymerisation eines Monomeren mit einer aktiven Gruppe, wie Chlormethylstyrol, Methylethylketon, Epoxybutadien oder Acrylamid als Hauptkomponenten mit einem vernetzenden Monomeren, wie Divinylbenzol oder Triallylisocyanurat her­ gestellt worden sind; vernetzte Polymere, erhalten durch Polymerisation eines Monomeren, das Stickstoff derart gebunden enthält, daß eine Austauschergruppe gebildet wird, wie N-Vinylsuccinimid, N-Vinylphthalimid, Vinylcarbazol, Vinylimidazol, Vinylpyridin, Vinyltetrazol, Vinylchinolin, Divinylpyridin und dergleichen als Hauptkomponente oder durch Copolymerisation eines solchen Monomeren mit gebun­ denem Stickstoff, der zur Ausbildung einer Austauscher­ gruppe 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 Hexa­ methylendiamin, mit einer polyfunktionellen 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 Anionenaustauscher, die quaternäre Ammoniumgruppen auf­ weisen und die durch Chlormethylierung von Styrol-Divinyl­ benzol-Copolymeren und nachfolgende Aminierung erhalten werden oder schwach basische Anionenaustauscher mit primären oder tertiären Aminogruppen.

Zu Aminen, die zur Aminierung bei der Herstellung der vor­ stehend erwähnten Ionenaustauscher angewendet werden können, gehören beispielsweise aliphatische Amine, wie Triethanolamin, Triethylamin, Trimethylamin, Triallylamin, Diethanolamin, Diallylamin, Diethylamin, Dimethylamin, 2-Aminoethanol, Ethylamin, Methylamin, Ethanolamin und dergleichen, aromatische Amine, wie Anilin, o-Aminophenol, N,N-Dimethylanilin, N-Methylanilin, m-Toluidin, p-Toluidin, p-Aminophenol, Diphenylamin und dergleichen, heterocycli­ sche Amine, wie Pyridin, γ-Picolin, Piperidin, Pyrazin, Piperazin, Indolin, Indol, Imidazol, 2-Methylimidazol, Chinolin, 2,6-Lutidin, 1,2,3,4-Tetrahydrochinolin, N-Methyl­ pyrrolidin, 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 Fach­ mann 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 Anionenaus­ tauscher 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 Vorratsbehäl­ ter für getrennte Uranisotope, A eine zusätzliche Reduk­ tionsvorrichtung und B eine zusätzliche Oxidationsvorrich­ tung.

Die zusätzliche Reduktionsvorrichtung A wird gegebenen­ falls eingesetzt, um eine kleine Menge des desaktivierten Reduktionsmittels zu regenerieren, das in dem Eluat vor­ handen ist, welches das regenerierte Reduktionsmittel ent­ hält. 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 kleinen Menge des desaktivierten Reduktionsmittels durch­ zuführen, 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, wel­ ches das desaktivierte Oxidationsmittel und das desaktivier­ te 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 be­ ständiger Weise die Trennung von Uranisotopen kontinuier­ lich durchzuführen.

Vorzugsweise wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vor der Durchführung der Trennung der Uranisotopen ein nach­ stehend erläuterter Vorversuch durchgeführt. In diesem Vorversuch wird zuerst eine OI und RII enthal­ tende 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 erläuterte Redoxreaktion ab, wobei OII und RI regeneriert werden. Das regenerierte OII 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 Frak­ tionen werden gesondert analysiert, um die Konzentrationen an RI, RII, OI und OII in jeder Fraktion sowie das Redox­ potential 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 be­ stimmte Volumen der Mischlösung wird nachstehend als "Vf" bezeichnet.

Danach wird der Zusammenhang zwischen dem in die Kolonne eingeleiteten Volumen der Mischlösung und der Konzentra­ tion 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 OI 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 Konzen­ tration 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. 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" bezeich­ net.

Danach wird eine UI oder eine UI und UII 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-Adsorp­ tionszone 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 OII-Zone in der Kolonne I auszubil­ den. Die Volumenmenge der in die Kolonne I eingeleiteten Mischlösung wird nachstehend als "V 1" bezeichnet. Danach wird eine Volumenmenge entsprechend (Vf - V 1) oder weniger einer UI enthaltenden Uranlösung oder einer UI und UII enthaltenden Lösung auf dem Weg 3 -c-I in die Kolonne I eingeleitet, wobei UI zu UII oxidiert und am rück­ wärtigen Ende der OII-Zone eine UII-Zone ausgebildet wird, während gleichzeitig das in der OII-Zone vorhandene OII zu OI reduziert wird. Das Volumen der in die Kolonne ein­ geleiteten Uranlösung wird nachstehend als "V 2" bezeichnet. Danach wird ein Volumen entsprechend [Vf-(V 1+V 2)] 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 Entwickelns der UII-Adsorptionszone wird ²³⁸U an der Grenze zwischen der OII-Zone und der UII-Adsorptionszone konzentriert, während ²³⁵U 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-a-c-I in die Kolonne I eingeleitet wird, einen Wert entspre­ chend (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 re­ generiert werden, am Ende der RI-Zone ausgebildet, während eine OII-Zone am 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-Adsorp­ tionszone 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 in die Kolonne I zurückgeleitet, um die UII-Adsorptions­ zone zu entwickeln und eine RI-Zone am rückwärtigen Ende der UII-Zone auszubilden.

Wenn das Volumen des in die Kolonne I eingeleiteten Eluats einen Wert entsprechend [Va - (V 1 + V 2)] erreicht hat, wird der Strömungsweg des Eluats umgeschaltet auf den Weg I-P-a-b-B- 2 -a-c-I, um eine Regenerierzone am rück­ wärtigen Ende der RI-Zone auszubilden und gleichzeitig eine OII-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-Adsorp­ tionszone am rückwärtigen Ende der OII-Zone ausgebildet wird. Auf diese Weise wird die UII-Adsorptionszone durch die Kolonne I im Kreislauf geführt, während RII und OI in der Kolonne regeneriert werden, bis die gewünschte Trennung von ²³⁵U und ²³⁸U erreicht ist.

Nachstehend wird eine beispielhafte Methode zur Trennung von Uranisotopen erläutert, bei der mehrere Uran-Adsorp­ tionszonen 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 wirkungs­ voll durchgeführt werden. Die Anzahl der in der Kolonne auszubildenden Uran-Adsorptionszonen wird nachstehend mit "n" bezeichnet.

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 um eine OII-Zone in der Kolonne I auszubilden. Die Volumenmenge der in die Kolonne I ein­ geleiteten Mischlösung wird nachstehend als "V 1′" be­ zeichnet. Dann wird ein Volumen entsprechend [(Vf/n) - V 1′] oder weniger einer Uranlösung, die UI enthält, oder einer Uranlösung, die UI und UII enthält, auf dem Weg 3 -c-I in die Kolonne I eingeleitet, um UI zu UII zu oxidieren und eine UII-Adsorptionszone am rückwärtigen Ende der OII-Zone auszubilden, während gleichzeitig das in der OII-Zone vorhandene OII in OI reduziert wird. Das Volu­ men der in die Kolonne eingeleiteten Uranlösung wird nachstehend als "V 2′" bezeichnet. Anschließend wird ein Volumen entsprechend [(Vf/n) - (V 1′ + V 2′)] 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 UII-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) - V 1″] oder weniger einer Uranlösung, die UI enthält, oder einer Uranlösung, die UI und UII enthält, auf dem Weg 3 -c-I in die Kolonne I eingeleitet, um UI zu UII zu oxidieren und um eine weitere UII-Adsorptionszone am rückwärtigen Ende der weiteren OII-Zone auszubilden, während gleich­ zeitig das in der weiteren OII-Zone vorhandene OII zu OI reduziert wird. Das Volumen der in die Kolonne einge­ leiteten Uranlösung wird nachstehend als "V 2″" bezeich­ net. Anschließend wird eine RI enthaltende Lösung in einer Volumenmenge entsprechend [(Vf/n) - (V 1″ + V 2″)] 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.

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 regene­ rierte 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 entspre­ chend [(Va - Vf)/n] erreicht hat, wird der Strömungs­ weg des Eluats umgeschaltet auf den Weg I-P-a-b-B- 2 -a-c-I. Zu diesem Zeitpunkt bildet sich eine Regenerier­ zone, in der RII und OI regeneriert werden, am rück­ wärtigen 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 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-Adsorptions­ zone auszubilden.

Wenn das gesamte UI-Eluat zum oberen Ende der Kolonne I zurückgeführt worden ist, wird das gebildete Eluat, wel­ ches 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) - (V 1′ + V 2′)] erreicht hat, wird der Strömungsweg des Eluats umgeschal­ tet auf den Weg I-P-a-b-B- 2 -a-c-I , um eine Regenerier­ zone am rückwärtigen Ende der RI-Zone auszbilden, wäh­ rend gleichzeitig eine OII-Zone am rückwärtigen Ende der Regenerierzone gebildet wird.

Wenn das vordere Ende der UII-Adsorptionszone den Boden der Kolonne erreicht hat, wird der Strömungsweg des Eluats auf den Weg I-P-a-c-I umgeschaltet, um das ge­ bildete UI-Eluat in die Kolonne I einzuleiten und eine UII-Adsorptionszone am rückwärtigen Ende der OII-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 gewünschte Trennung von ²³⁵U und ²³⁸U erreicht ist.

Wie vorstehend erläutert wurde, können mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens die kontinuierliche Trennung der Uranisotopen ²³⁵U und ²³⁸U und die Regenerierung des Reduktionsmittels und des Oxidationsmittels, die während der Trennung der Uranisotopen desaktiviert wor­ den sind, in einer einzigen Kolonne gleichzeitig durch­ geführt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren ist daher 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 Um­ schaltventilen, im Vergleich mit der üblichen Mehrfach- Kolonnen-Trennmethode auftritt und weil die anzuwen­ dende Menge an Sauerstoff und Wasserstoff oder die Menge an elektrischer Energie im Vergleich mit der üblichen Methode, bei der das gesamte desaktivierte Oxidations­ mittel und das gesamte desaktivierte Reduktionsmittel außerhalb der Kolonne mit Hilfe von Sauerstoff und Was­ serstoff oder mit Hilfe einer elektrolytischen Oxida­ tions-Reduktions-Reaktion regeneriert werden, außer­ ordentlich vermindert werden kann.

Die Erfindung wird nun durch die nachstehenden Beispiele ausführlicher veranschaulicht, ohne daß sie auf diese beschränkt sein soll.

Beispiel 1

Die Anreicherung von ²³⁵U erfolgte mit Hilfe einer Vor­ richtung, 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 Anionenaustauscher­ harz gefüllt. Das verwendete Anionenaustauscherharz war ein stark basisches Anionenaustauscherharz mit einer Aus­ tauschkapazität von 4,3 Milliäquivalent/g, welches er­ halten wurde, indem ein Chlormethylierungsprodukt eines vernetzten Polymeren, das durch Additionspolymerisation von Styrol als nicht vernetzendes polymerisierbares Monomeres und Divinylbenzol als vernetzendes Monomeres synthetisiert worden war, mit Trimethylamin aminiert wurde. Die Vierweg-Umschaltventile a, b und c sind elektrisch betreibbar und mit der Kolonne I, der zusätz­ lichen Oxidationsvorrichtung B und der zusätzlichen Reduktionsvorrichtung A 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 verbun­ den 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 Durch­ messer 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.

Zuerst wurde ein Vorversuch durchgeführt, um Vf, Vr, Va und Vu in der vorstehend beschriebenen Weise zu be­ stimmen. Dabei wurde gefunden, daß Vf 205 ml, Vr 520 ml, Va 330 ml und Vu 420 ml betrugen.

Dann wurden 120 ml der Mischlösung, die 1,0 m 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 0,25 m U (IV) und 3,5 m HCl enthielt, auf dem Weg 3 -c-I in die Kolonne I eingeleitet, um am rückwärtigen Ende der Oxidationsmit­ telzone eine Uran-Adsorptionszone auszubilden. Auf diese Weise wurde eine vordere Grenze zwischen der Uran-Adsorp­ tionszone und der Oxidationsmittel-Zone ausgebildet.

Danach wurden 15 ml der Lösung, die 0,5 m Ti(III) und 3,5 m 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-Adsorp­ tionszone 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 I-P-a-b-A- 1 -a-c-I der Kolonne I zugeführt, wäh­ rend 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.

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-Adsorp­ tionszone wieder in das obere Ende der Kolonne I zurück­ zuführen.

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 wurde, 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-Adsorp­ tionszone 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 Reduktions­ mittel [Ti(IV)] in der Kolonne I regeneriert wurden.

Danach wurde das gebildete Uran-Eluat auf dem Weg I-P-a-b- 4 fraktioniert aufgefangen, wobei Proben für die Be­ stimmung des Isotopenverhältnisses erhalten wurden.

Dabei betrug die Strömungsrate der Lösung durch das ge­ samte System 22 ml/min und die Temperatur des Systems wurde bei 120° C gehalten.

Das Isotopenverhältnis (²³⁵U/²³⁸U) des in diesem Beispiel verwendeten natürlichen Urans betrug 0,00725. Das Isoto­ penverhältnis von Uran (²³⁵U/²³⁸U) in der Fraktion, die der rückwärtigen Grenze zwischen der Uran-Adsorptions­ zone 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 1,2 m Fe(II), 0,6 m V(IV) und 3,5 m HCl wurde in den Vorratsbehälter 2 gegeben und 500 ml einer Lösung mit einem Gehalt an 0,1 m U(IV) und 3,5 m 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 1,2 m Fe(II), 25 0,6m V(IV) und 3,5 m 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 0,1 m U(IV) und 3,5 m HCl enthielt, auf dem Weg 3 -c-I in die Kolonne ein­ geleitet, 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.

Danach wurden 20 ml der Lösung, die 0,6 m V(III) und 3,5 m HCl enthielt auf dem Weg 1-a-c-I in die Kolonne eingelei­ tet, 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 Reduktionsmit­ mitel-Zone ausgebildet. Außerdem wurden 110 ml des V(III) enthaltenden Eluats auf dem Weg I-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-Adsorptions­ zone 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, 130 ml erreicht hatte, wurde der Strömungsweg des Eluats umgeschaltet auf einen Weg I-P-a-b-B- 2 -a-c-I.

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 zurück­ zuführen.

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)] und das desaktivierte Reduk­ tionsmittel [V(IV)] in der Kolonne I regeneriert wurde.

Danach wurde das gebildete Uraneluat auf dem Weg I-P-a-b- 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 140°C gehalten.

Das Isotopenverhältnis (²³⁵U/²³⁸U) des in diesem Beispiel verwendeten natürlichen Urans betrug 0,00725. Das Iso­ topenverhältnis des Urans (²³⁵U/²³⁸U) in der Fraktion, die der rückwärtigen Grenze zwischen der Uran-Adsorptions­ zone und der Reduktionsmittel-Zone am nächsten war, wurde mit Hilfe eines Massenspektrometers vom Elektronenbeschuß­ typ 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 0,8 m V(III) und 4,0 m HCl in den Vorratsbehälter 1 gegeben. 500 ml einer Mischlösung, die 1,5 m Fe(II), 0,8 m V(IV) und 4,0 m HCl enthielt, wurde in den Vorratsbehälter 2 gegeben und 500 ml einer Lösung mit einem Gehalt von 0,12 m U(IV) und 4,0 m HCl wurde in den Vorratsbehälter 3 einge­ füllt.

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 320 ml und Vu 400 ml betrug.

Danach wurden 20 ml der Mischlösung, die 1,5 m Fe(II), 0,8 m V(IV) und 4,0 m 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 0,12 m U(IV) und 4,0 m HCl enthielt, auf dem Weg 3 -c-I in die Kolonne I eingeleitet, so daß eine Uran-Adsorptionszone am rück­ wärtigen Ende der Oxidationsmittel-Zone ausgebildet wurde. Auf diese Weise wurde eine vordere Grenze zwi­ schen der Uran-Adsorptionszone und der Oxidationsmittel- Zone ausgebildet.

Danach wurden 40 ml der Lösung, die 0,8 m V(III) und 4,0 m 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 eineReduktionsmittel-Zone in der Uran-Adsorptions­ zone ausgebildet und die Uran-Adsorptionszone weiterbe­ wegt wurde. Dabei wurde eine rückwärtige Grenze zwischen der Uran-Adsorptionszone und der Reduktionsmittel-Zone ausgebildet.

Anschließend wurden 40 ml der Mischlösung, die 1,5 m Fe(II), 0,8 m V(IV) und 4,0 m 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.

Danach wurde der Strömungsweg auf den Weg 3 -c-I umge­ schaltet, 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 Reduktions­ mittels 10 ml erreicht hatte, wurde der Strömungsweg um­ geschaltet 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 zurück­ geführt 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 Strömungs­ weg des Eluats umgeschaltet auf I-P-a-c-I, um die Uran- Adsorptionszone in das obere Ende der Kolonne I zurück­ zuführen.

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 desakti­ vierte Oxidationsmittel [Fe(II)] und das desaktivierte Reduktionsmittel [V(IV)] in der Kolonne I regeneriert wurden.

Danach wurde das erhaltene Uraneluat 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 ge­ samte System 25 ml/min und die Temperatur des Systems wurde bei 140°C gehalten.

Das Isotopenverhältnis (²³⁵U/²³⁸U) des in diesem Bei­ spiel verwendeten natürlichen Urans betrug 0,00725. Das Isotopenverhältnis des Urans (²³⁵U/²³⁸U) 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.

Claims (5)

1. Verfahren zum kontinuierlichen Trennen der Uranisotopen ²³⁵U und ²³⁸U, bei dem eine Lösung eines Gemisches von Uranisotopen in einem Lösungsmittel durch eine Anionenaustauscher-Kolonne geleitet wird und dabei in der Kolonne eine Uranadsorptionszone mit einer Grenze (A) zwischen der Uran-Adsorptionszone und einer benachbarten Reduktionsmittel-Zone und eine Grenze (B ) zwischen der Uran-Adsorptionszone und einer benachbarten Oxidationsmittel-Zone verschoben wird, wobei an der Grenze (A) eine Reduktion unter Anreicherung von ²³⁵U und an der Grenze (B) eine Oxidation unter Anreicherung von ²³⁸U erfolgt, bei dem die Fraktionen, in denen diese Isotope angereichert sind, gesondert gewonnen werden und bei dem eine Regenerierung des desaktivierten Oxidationsmittels und des desaktivierten Reduktionsmittels durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Regenerierung gleichzeitig mit der Trennung von ²³⁵U und ²³⁸U in derselben Anionenaustauscher-Kolonne in der Weise erfolgt, daß ein Eluat, welches das desaktivierte Oxidationsmittel und das desaktivierte Reduktionsmittel enthält, zurückgeführt und wieder durch die Anionenaus­ tauscher-Kolonne, welche die Uran-Adsorptionszone ent­ hält, geleitet wird, wobei das desaktivierte Oxi­ dationsmittel und das desaktivierte Reduktionsmittel regeneriert werden und durch Adsorption des regene­ rierten Oxidationsmittels eine Oxidationsmittel-Zone ausgebildet wird, und wobei das regenerierte Reduk­ tionsmittel in der Kolonne herabwandert und zur Reduktion von Uran zurückgeführt und wieder durch die Kolonne geleitet wird.

2. 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.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Lösung eines Gemisches von Uranisoto­ pen eine saure Lösung ist, deren Wasserstoffionenkonzentration 10⁻³ molar bis 11 molar, vorzugsweise 10⁻¹ molar bis 10 molar ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennung der Uran­ isotopen bei einer Temperatur von 10 bis 250° C durch­ geführt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Oxidationsmittel min­ destens eine Cr(VI)-, Mn(VII)-, Fe(III)- oder Cu(II)-Verbindung und das Reduktionsmittel mindestens eine Sn(II)-, Ti(III)- oder V(III)-Verbindung ist.