DE3601648A1 - Process for working up alcohol-containing solutions which contain alkali metal compounds by precipitation in the liquid phase - Google Patents

Process for working up alcohol-containing solutions which contain alkali metal compounds by precipitation in the liquid phase

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    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
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    • G21F9/04—Treating liquids
    • G21F9/06—Processing
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Abstract

The solvent is recovered from the alcohol solutions used for cleaning sodium-wetted components from nuclear power plants and the sodium initially present in the form of alkoxides, including the radioactive impurities present, is removed by addition of a precipitate, for example phosphoric acid. This gives an insoluble precipitate which can be filtered off. Residues of additives are removed from the filtrate by absorption or reaction. The filterability of the precipitate is improved by a coarse-grained consistency which is achieved by addition of an auxiliary, for example aluminium oxide.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des 1. Anspruchs. Einzelne Bauteile von mit flüssigem Alkalimetall als Kühlmittel betriebenen Kernenergieanlagen, zum Beispiel Brennelemente, müssen nach dem Ausbau aus der Anlage von anhaftenden Alkalimetallresten gereinigt werden, bevor sie einer weiteren Bearbeitung zugeführt werden können. Hierfür ist es bekannt, die Bauteile unter Inertgasatmosphäre mit einem Alkohol zu behandeln, wonach die Alkalimetalle, vorzugsweise Natrium, in Form von im Alkohol gelösten Alkoholaten vorliegen. Erschwerend wirkt sich aus, daß derartige Lösungen sehr oft mit radioaktiven Substanzen verunreinigt sind, die nicht an die Umgebung abgegeben werden dürfen. Darüber hinaus besteht das Bestreben, verbrauchte Reinigungslösungen wieder aufzuarbeiten, um die Abfallmengen zu verringern. Hierzu ist es bereits bekannt, die Lösung einer Hydrolyse zu unterwerfen und den restlichen Alkohol durch eine Flüssig- Flüssig- Extraktion mit anschließender Destillation wiederzugewinnen. Es entstehen dennoch beachtliche Abfallmengen von wässriger, radioaktiver Natronlauge. Man benötigt ein geeignetes flüssiges Extraktionsmittel, aufwendige Apparaturen und hohen Energieeinsatz.The present invention relates to a method according to the preamble of the 1st claim. Individual components of those operated with liquid alkali metal as a coolant Nuclear power plants, for example fuel elements, after removal from the system of adhesive Alkali metal residues are cleaned before one can be further processed. Therefor it is known to use the components under an inert gas atmosphere with an alcohol, after which the alkali metals, preferably sodium, in the form of dissolved in alcohol Alcoholates are present. The fact that such solutions very often with radioactive substances are contaminated, which are not released into the environment may be. There is also a desire Recycle used cleaning solutions in order to reduce the amount of waste. It is already there known to subject the solution to hydrolysis and the remaining alcohol through a liquid-liquid Recover extraction with subsequent distillation. Nevertheless, there are considerable amounts of waste of aqueous, radioactive sodium hydroxide solution. You need a suitable liquid extractant, complex Equipment and high energy consumption.

Demgegenüber besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahren anzugeben, das auf wirtschaftlichere Weise ein Abscheiden des gelösten Alkalimetalls und eine Rückgewinnung des zur Reinigung verwendeten Alkohols gestattet. Dabei werden als Alkohole solche organischen Stoffe bezeichnet, die mindestens eine Hydroxylgruppe aufweisen. Die beim Verfahren anfallende Abfallmenge soll minimiert und einer einfachen, kostengünstigen Weiterverarbeitung zugänglich gemacht werden.In contrast, there is the task of the present Invention to provide a method that is more economical Way of separating the dissolved alkali metal and recovery of the used for cleaning Alcohol allowed. They are called alcohols referred to those organic substances that at least have a hydroxyl group. The one arising from the procedure The amount of waste should be minimized and a simple, made cost-effective further processing accessible will.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die im kennzeichnenden Teil des 1. Anspruchs angegebenen Schritte. Eine Reaktion zwischen den Alkoholaten und geeigneten Zusätzen führt unmittelbar zur Rückbildung des Alkohols und zum Entstehen eines darin unlöslichen Reaktionsproduktes.This problem is solved by the im characterizing part of the 1st claim specified steps. A reaction between the alcoholates and suitable ones Additions lead directly to the regression of the alcohol and to produce a reaction product insoluble in it.

Im 2. Anspruch werden Stoffgruppen bezeichnet, die zu der gewünschten Reaktion führen. Darunter fallen solche Stoffe wie Kohlendioxid, Oxalsäure, Zitronensäure, Weinsäure, Borsäure und makromolekulare Säuren, Säureanhydride oder Salze solcher Säuren.In the second claim, groups of substances are referred to the desired reaction. This includes such Substances such as carbon dioxide, oxalic acid, citric acid, tartaric acid, Boric acid and macromolecular acids, acid anhydrides or salts of such acids.

Bevorzugt werden jedoch gemäß dem 3. Anspruch Phosphorsäure und Polyacrylsäure verwendet.However, according to claim 3, phosphoric acid is preferred and polyacrylic acid are used.

Die im 4. Anspruch angegebene Ausgestaltung der Erfindung dient einer besseren Filtrierbarkeit indem der allergrößte Teil des Präzipitats bereits in konventionellen Filtern zurückgehalten werden kann. The embodiment of the invention specified in claim 4 serves better filterability by making the largest Part of the precipitate already in conventional filters can be withheld.  

Der 5. Anspruch schlägt besondere, das Auftreten eines grobkörnigen Präzipitats fördernde Stoffe vor. Sofern in dem Filtrat noch gelöste, saure Füllungsmittel zugegeben sind, können diese gemäß dem 6. und 7. Anspruch angegebenen Ausgestaltungen der Erfindung mit basischen Reagenzien aus dem Alkohol entfernt werden.The 5th claim suggests special, the appearance of a coarse-grained precipitate. If acidic fillers are still dissolved in the filtrate are added, they can according to the 6th and 7th Embodiments of the invention specified with basic reagents are removed from the alcohol.

Mit Hilfe der obigen Verfahrensschritte gelingt es, das Lösungsmittel unmittelbar zurückzugewinnen. Als Abfall entsteht lediglich ein festes Reaktionsprodukt mit geringem Volumen. Ein erhöhter Energiebedarf entfällt; zur Handhabung sind Standardapparaturen verwendbar.With the help of the above process steps it is possible to do that Recover solvent immediately. As waste only a solid reaction product is formed small volume. There is no increased energy requirement; standard equipment can be used for handling.

Als besonderer Vorteil des vorgeschlagenen Verfahrens ist hervorzuheben, daß die in der Lösung enthaltenen radioaktiven Verunreinigungen zum allergrößten Teil mit dem Präzipitat niedergeschlagen werden und mit diesem verhältnismäßig einfach aus dem Reinigungskreislauf entfernt werden können.As a special advantage of the proposed method it should be emphasized that those contained in the solution radioactive contaminants for the most part to be put down with the precipitate and with this removed relatively easily from the cleaning cycle can be.

AusführungsbeispielEmbodiment

Eine Lösung (Lös) von Natrium (Na) in Diethylenglycolmonoethylether (Ethylcarbitol, EC) enthält typischerweise einen Natriumanteil von 10. . .50 g Na/kg Lös. Aus dieser - analytisch zu ermittelnden - Konzentration und der Masse an vorgelegter Lösung wird die Gesamtmenge an benötigtem Füllungsmittel bestimmt. Als Fällungsreagenz kommt Phosphorsäure (H3Po4) zum Einsatz in einem Reaktionsverhältnis von 2,1 g H3PO4/g Na. Die errechnete Menge an Phosphorsäure wird mit einer drei- bis fünffachen Menge von EC verdünnt. Als Hilfsstoff dient Aluminiumoxid sowohl in der aufzuarbeitenden Lösung wie auch im Fällungsmittel in solchen Mengen, daß sich die Masse des zu erwartenden Niederschlags etwa verdoppelt. Beim Zusammenfügen beider Medien entsteht ohne Berücksichtigung des Hilfsmittels ein Niederschlag (Nd) von 3,1 g Nd/g Na, worin sich mindestens 90% an vorgefundenem Natrium wie an beigefügtem Fällungsreagenz sowie an radioaktiven Verunreinigungen wiederfinden. Der Hilfsstoff verleiht dem Niederschlag die zum Abfiltrieren notwendige, grobe Körnung. Der Niederschlag wird abfiltriert.A solution (sol) of sodium (Na) in diethylene glycol monoethyl ether (ethyl carbitol, EC) typically contains a sodium content of 10. .50 g Na / kg sol. From this - to be determined analytically - concentration and the mass of solution presented, the total amount of filler required is determined. Phosphoric acid (H 3 Po 4 ) is used as the precipitation reagent in a reaction ratio of 2.1 g H 3 PO 4 / g Na. The calculated amount of phosphoric acid is diluted with three to five times the amount of EC. Aluminum oxide serves as an auxiliary both in the solution to be worked up and in the precipitant in amounts such that the mass of the expected precipitation approximately doubles. When the two media are put together, a precipitate (Nd) of 3.1 g Nd / g Na is formed without taking the auxiliary into account, in which at least 90% of the sodium found, as well as of the added precipitation reagent and radioactive impurities, are found. The auxiliary gives the precipitate the coarse grain required for filtering. The precipitate is filtered off.

1. Änderungsmöglichkeit:1. Change option:

Anstelle einer reinen Phosphorsäure wird konzentrierte Phosphorsäure mit etwa 15% Wassergehalt in entsprechend größeren Mange eingesetzt.Instead of a pure phosphoric acid is concentrated Phosphoric acid with about 15% water content in accordingly larger amount used.

2. Änderungsmöglichkeit:2. Possibility to change:

Die Fällung wird nicht bei Raumtemperatur, sondern bei erhöhter Temperatur betrieben. Dadurch verringert sich die notwendige Phosphorsäuremenge.The precipitation is not at room temperature, but rather operated at elevated temperature. This reduces the necessary amount of phosphoric acid.

3. Änderungsmöglickeit:3. Possibility to change:

Anstelle mit Phosphorsäure werden Niederschläge auch gebildet mit Polyacrylsäure, Kohlendioxid, Oxalsäure, Zitronensäure, Weinsäure, Borsäure.Instead of using phosphoric acid, precipitates too formed with polyacrylic acid, carbon dioxide, oxalic acid, Citric acid, tartaric acid, boric acid.

4. Änderungsmöglichkeit:4. Possibility to change:

Als Hilfsstoffe eignen sich neben Aluminiumoxid in besonderem Maße Calciummetasilicat und polymere Amine in alkoholischer Suspension bzw. Lösung.In addition to aluminum oxide, suitable additives are especially calcium metasilicate and polymeric amines in alcoholic suspension or solution.

Claims (7)

1. Verfahren zum Abscheiden von Alkalimetallverbindungen aus einer alkoholischen Lösung von Alkalimetallalkoholaten, dadurch gekennzeichnet, daß der Lösung ein Fällungsmittel zugesetzt und das entstehende Präzipitat abfiltriert wird.1. A method for separating alkali metal compounds from an alcoholic solution of alkali metal alcoholates, characterized in that a precipitant is added to the solution and the resulting precipitate is filtered off. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Fällungsmittel flüssige oder gasförmige oder gelöste Säuren, Säurenanhydride oder Salze verwendet werden.2. The method according to claim 1, characterized, that as a precipitant liquid or gaseous or dissolved acids, acid anhydrides or salts will. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Fällungsmittel Phosphorsäure oder Polyacrylsäure verwendet werden.3. The method according to claim 2, characterized, that as a precipitant phosphoric acid or polyacrylic acid be used. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Fällungsmittel Hilfsstoffe beigemischt werden, die dem Präzipitat eine grobkörnige Konsistenz verleihen.4. The method according to claim 1, characterized, that auxiliaries are added to the precipitant, which give the precipitate a coarse-grained consistency. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Hilfsstoffe Calciummetasilicat, Calciumpolyacrylat, polymere Amine und Aluminiumoxid-Kieselgel oder Aktivkohle verwendet werden.5. The method according to claim 4, characterized, that as auxiliary materials calcium metasilicate, calcium polyacrylate, polymeric amines and aluminum oxide silica gel or activated carbon  be used. 6. Verfahren nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtrat durch eine Schüttung aus basischen Feststoffen geleitet wird.6. The method according to claims 2 and 3, characterized, that the filtrate through a bed of basic Solids is passed. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Schüttung aus basischen Feststoffen Calciumoxid oder hydroxylierte Anionentauscher enthalten sind.7. The method according to claim 6, characterized, that in the bed of basic solids calcium oxide or hydroxylated anion exchangers are included.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0946944A2 (en) * 1996-07-10 1999-10-06 Commonwealth Edison Company Polymer dispersants and methods of use in a nuclear steam generator

Cited By (3)

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EP0946944A2 (en) * 1996-07-10 1999-10-06 Commonwealth Edison Company Polymer dispersants and methods of use in a nuclear steam generator
EP0946944A4 (en) * 1996-07-10 2001-01-03 Commw Edison Co Polymer dispersants and methods of use in a nuclear steam generator
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