EP0228940A1 - Procédé d'extraction de l'uranium VI et/ou de plutonium IV presents dans une solution aqueuse au moyen de N,N-dialkylamides - Google Patents

Procédé d'extraction de l'uranium VI et/ou de plutonium IV presents dans une solution aqueuse au moyen de N,N-dialkylamides Download PDF

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EP0228940A1
EP0228940A1 EP86402671A EP86402671A EP0228940A1 EP 0228940 A1 EP0228940 A1 EP 0228940A1 EP 86402671 A EP86402671 A EP 86402671A EP 86402671 A EP86402671 A EP 86402671A EP 0228940 A1 EP0228940 A1 EP 0228940A1
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EP
European Patent Office
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plutonium
uranium
organic phase
mol
aqueous solution
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EP86402671A
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German (de)
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EP0228940B1 (fr
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Nicole Descouls
Jean-Claude Morisseau
Claude Musikas
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Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
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Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B60/00—Obtaining metals of atomic number 87 or higher, i.e. radioactive metals
    • C22B60/02—Obtaining thorium, uranium, or other actinides
    • C22B60/0204—Obtaining thorium, uranium, or other actinides obtaining uranium
    • C22B60/0217—Obtaining thorium, uranium, or other actinides obtaining uranium by wet processes
    • C22B60/0252—Obtaining thorium, uranium, or other actinides obtaining uranium by wet processes treatment or purification of solutions or of liquors or of slurries
    • C22B60/026—Obtaining thorium, uranium, or other actinides obtaining uranium by wet processes treatment or purification of solutions or of liquors or of slurries liquid-liquid extraction with or without dissolution in organic solvents

Definitions

  • the present invention relates to a process for extracting U (VI) ions and / or Pu (IV) ions present in an acidic aqueous solution using N, N-dialkylamides.
  • One of the usual practices for reprocessing spent nuclear fuel is to first dissolve the combustible material in a nitric solution, then treat this solution by extraction with an organic solvent to separate the uranium and plutonium from the fission products and then separate the uranium from the plutonium.
  • an organic solvent generally consisting of tributyl phosphate is generally used, and the uranium is then separated from the plutonium extracted in the organic solvent by contacting the latter with an aqueous nitric solution. containing reducing agents to reduce plutonium (IV) to plutonium (III) and pass it through the aqueous solution.
  • reducing agents usually used such as valence iron (II), valence uranium (IV) or hydroxylamine (NH2OH) are not stable in the presence of nitric acid because they tend to be oxidized by him.
  • an anti-nitrite agent such as hydrazine (NH2-NH2) is added to the nitric solution.
  • nitric solution also contains technetium, which is generally the case, because tributyl phosphate also extracts a significant part of the technetium present in the solutions for dissolving irradiated nuclear fuels.
  • technetium catalyzes the oxidation of hydrazine by nitric acid, thus preventing hydrazine from playing its role of stabilizing the reducing agents of Pu (IV). Because of this, an oxidation of the reducing agents also occurs, thus preventing the reduction of the plutonium and therefore its re-extraction in the aqueous solution.
  • the present invention specifically relates to the use of new N, N-dialkylamides for extracting uranium and / or plutonium present in nitric solutions from the reprocessing of irradiated nuclear fuels, which overcomes the aforementioned drawback.
  • the process according to the invention for extracting uranium VI and / or plutonium (IV) from an organic phase present in an acidic aqueous solution by bringing this solution into contact with this organic phase is characterized in that the organic phase comprises an inert diluent and at least one extractant consisting of an N, N-dialkylamide of formula: in which R1 is a linear or branched alkyl radical of 2 to 12 carbon atoms, R2 and R4 which may be the same or different are radi linear or branched alkyl cals of 2 to 4 carbon atoms, R3 and R5 which may be identical or different are linear or branched alkyl radicals of 1 to 6 carbon atoms, and a and b which may be identical or different are numbers integers ranging from 1 to 6.
  • radicals R2 and R4 both represent the ethyl radical.
  • N, N-dialkylamides it is possible to obtain a solubility of the uranium complexes of at least 100 g of uranium per liter of organic phase, which is sufficient on an industrial scale.
  • N, N-dialkylamides of the invention aliphatic carbides such as linear or branched saturated hydrocarbons can be used as diluent and thereby obtain the following advantages: the organic phase has a lower density, which allows the settling of the phases under better conditions, and - saturated hydrocarbons have better chemical stability in nitric medium, points higher flashes, and they are less toxic than aromatic carbides which were previously used as diluents.
  • N N-dialkylamides which can be used in the invention, there may be mentioned: - N, N-di (2-ethylhexyl) dimethyl-2,2 butyramide (DOTA) of formula: - N, N-di (2-ethylhexyl) hexanamide (DOHA), of formula: - N, N-di (2-ethylhexyl) dodecanamide (DODA) of formula: - N, N-di (2-ethylhexyl) octanamide (DOOA) of formula:
  • DOTA N-di (2-ethylhexyl) dimethyl-2,2 butyramide
  • DOHA N, N-di (2-ethylhexyl) hexanamide
  • DODA N-di (2-ethylhexyl) dodecanamide
  • DOOA N-di (2-ethylhexyl) octanamide
  • N, N-dialkylamides used in the invention can be prepared according to conventional methods by reaction of the acid chloride of formula: R1COCl with the secondary amine of formula: in which R1, R2, R3, R4, R5, a and b have the meaning given above.
  • the starting secondary amines can also be prepared by conventional methods, for example by reaction of the corresponding alcohols of formula: with ammonia. In this case, a mixture of primary, secondary and tertiary amines is formed and the desired secondary amine can be separated by fractional distillation.
  • N, N-dialkylamides of the invention corresponds to the following reaction scheme:
  • the product obtained is then purified by distillation under reduced pressure and generally 99% pure amides are obtained.
  • dialkylamides of the invention for the treatment of aqueous solutions containing simultaneously uranium (VI) and plutonium (IV) is very advantageous because it is possible by adjusting the acidity of the starting aqueous solution, which is generally a nitric solution, either extract simultaneously the uranium (VI) and the plutonium (IV), or selectively extract the uranium (VI) leaving the plutonium (IV) in aqueous solution without it being necessary to use reducing agents.
  • the acidity of the aqueous solution is adjusted to a value of at least 2N to simultaneously extract uranium (VI) and plutonium (IV) in the organic phase.
  • the acidity of the latter is adjusted to a value of 3 to 10 N in order to obtain the best plutonium and uranium extraction rates in the organic phase.
  • the acidity of the aqueous solution is adjusted to a value of 0.5 to 1.2 N to selectively extract the uranium (VI) in the organic phase.
  • an N, N-dialkylamide is used in which the radical R1 is a branched alkyl radical.
  • an N, N-dialkylamide is preferably used in which the radical R1 is a linear alkyl radical.
  • the concentration of N, N-dialkylamide in the organic phase is preferably from 0.2 to 2 mol.l ⁇ 1.
  • the extraction rate generally increases with the concentration of N, N-dialkylamide in the organic phase.
  • the N, N-dialkylamide content of the organic phase is generally limited to a value of 1.5 mol.l ⁇ 1.
  • the diluents which can be used in the invention are inert organic diluents preferably having a low dielectric constant.
  • diluents examples include benzene, xylene, mesitylene, tert-butylbenzene, decanol and aliphatic hydrocarbons, in particular linear or branched saturated hydrocarbons.
  • an aliphatic hydrocarbon is used as diluent, in particular a linear or branched saturated hydrocarbon such as dodecane, for example the product sold under the brand Hyfran because, as we have seen previously, the use of such diluents provides many advantages.
  • the method of the invention can be implemented in any conventional extraction apparatus such as batteries of mixer-settlers, pulsed columns, centrifugal extractors, etc.
  • aqueous phase / organic phase volume ratios which can vary from 10 to 0.1.
  • the uranium (VI) and plutonium (IV) extracted in the organic phase can then be recovered with very good yield at room temperature by contacting the organic solvent with dilute nitric acid for uranium (VI ) (0 to 0.2N) and more concentrated nitric acid for Pu (IV) (0.5 to 1.5N).
  • N, N-dialkylamides are not very troublesome whereas, in the case of tributyl phosphate, it is not the same since they generally precipitate.
  • N, N-dialkylamides can be destroyed by incineration, giving only gaseous waste, while tributyl phosphate gives phosphoric acid as the main waste.
  • N, N-dialkylamides allow the uranium (VI) to be separated directly from the plutonium (IV), whereas in the case of tributyl phosphate, it is necessary to use reducing agents such as hydrazine and hydroxylamine.
  • N, N-dialkylamides makes it easy to separate zirconium from uranium (VI) and plutonium (IV), which was not the case with tributyl phosphate.
  • N, N-dialkylamides of the invention do not pose any particular problem and they can thus be manufactured at attractive prices.
  • FIGS. 1 to 6 are diagrams illustrating the variations in the distribution coefficient of Pu (IV) or U (VI) as a function of the concentrations of nitric acid in the starting aqueous solution or of the concentrations of N, N- dialkylamide of the organic phase,
  • FIGS. 7 to 9 are diagrams representing the variations in the distribution coefficients of different fission products and of nitric acid as a function of the concentration of nitric acid in the aqueous solution
  • FIG. 10 is a diagram representing the variations in the distribution coefficients of U (VI), Pu (IV) and Zr (IV) as a function of the concentration of nitric acid in the aqueous solution, and
  • FIGS 11 to 13 are diagrams illustrating the variations of the distribution coefficients of U (VI) and Pu (IV) as a function of the nitric acid concentration of the aqueous solution, for different N, N-dialkylamides.
  • This example illustrates the extraction of U (VI) from an aqueous nitric solution containing 10 ⁇ 4 mol.l ⁇ 1 of U (VI).
  • an organic phase consisting of the product sold under the brand Hyfran 120, which is branched dodecane, containing 0.5 mol.l ⁇ 1 of N, N-di (2-ethylhexyl) 2-dimethyl, 2 butyramide (DOTA).
  • the organic phase and the aqueous phase containing the U (VI) are brought into contact with stirring with an organic phase / aqueous phase volume ratio equal to 1.
  • curve 1 illustrates the variations in the distribution coefficient of uranium D U (VI) as a function of the concentration of nitric acid (in mol.l ⁇ 1).
  • curve 2 in FIG. 1 which illustrates the variations in the distribution coefficient of uranium D U (VI) as a function of the concentration of nitric acid.
  • an aqueous nitric solution containing 10 ⁇ 4 mol.l ⁇ 1 of U (VI) is used and 0.98 mol.l ⁇ 1 of HNO3, and an organic phase consisting of Hyfran 120 containing variable amounts of the N, N-dialkylamide used in Example 1 (DOTA).
  • Example 4 the same procedure is followed as in Example 4, but the aqueous nitric solution has a nitric acid concentration of 4.9 mol.l ⁇ 1.
  • This example concerns the extraction of Pu (IV) present at a concentration of 5 ⁇ 10 ⁇ 5 mol.l ⁇ 1 in an aqueous nitric solution.
  • Example 7 the same procedure is followed as in Example 7, but using the N, N-dialkylamide of Example 2 (DOHA).
  • Example 7 The same procedure is followed as in Example 7 but using an aqueous nitric solution having a nitric acid concentration of 0.98 mol.l ⁇ 1 and varying the concentration of N, N-dialkylamide (DOTA) of the organic phase.
  • aqueous nitric solution having a nitric acid concentration of 0.98 mol.l ⁇ 1 and varying the concentration of N, N-dialkylamide (DOTA) of the organic phase.
  • DOTA N, N-dialkylamide
  • Example 9 the same procedure is followed as in Example 9, but the N, N-dialkylamide of Example 2 (DOHA) is used.
  • DOHA N, N-dialkylamide of Example 2
  • Example 9 The same procedure is followed as in Example 9, but using an aqueous nitric solution having a nitric acid concentration of 4.9 mol.l ⁇ 1.
  • Example 2 the same procedure is followed as in Example 1, but using an aqueous nitric solution containing 5 ⁇ 10 ⁇ 5 mol.l ⁇ 1 of Pu (IV) and 10 ⁇ 4 mol.l ⁇ as the aqueous solution. 1 of U (VI), and an organic phase consisting of tale Hyfran nant. 1 mol.l ⁇ 1 of N, N-dialkylamide of Example 2 (DOHA).
  • curve 13a represents the distribution coefficient D Pu (IV) as a function of the concentration of nitric acid in the aqueous solution
  • curve 13b represents the distribution coefficient D U (VI) in depending on the nitric acid concentration of the aqueous solution.
  • a uranium-plutonium separation can be obtained for nitric acid concentrations of less than 2 mol.l ⁇ 1, in particular for concentrations of 0.5 to 1.2 mol.l ⁇ 1 .
  • Example 13 the same procedure is followed as in Example 13, but using an organic phase consisting of Hyfran containing 0.5 mol.l ⁇ 1 of the N, N-dialkylamide of Example 1 (DOTA). .
  • This example illustrates the extraction of different fission products by the N, N-dialkylamides of the invention.
  • Example 2 The same procedure is followed as in Example 1, but using an organic phase consisting of Hyfran containing 1 mol.l ⁇ 1 of the N, N-dialkylamide of Example 2 (DOHA).
  • the distribution coefficient is less than 10 ⁇ 3.
  • Example 15 the same procedure is followed as in Example 15, but using the dialkylamide of Example 1 (DOTA) instead of DOHA.
  • DOHA dialkylamide of Example 1
  • aqueous nitric solutions having varying concentrations of nitric acid are brought into contact with an organic phase consisting of Hyfran containing either 0.5 mol.l ⁇ 1, or 1 mol.l ⁇ 1 of N, N -dialkylamide of Example 2 (DOHA).
  • the aqueous phase is brought into contact with the organic phase under the same conditions as those of Example 1 and, after settling of the phases, the concentration of nitric acid in the organic phase is determined (in mol.l ⁇ 1 ).
  • curves 17a and 17b illustrate the variations in the concentrations of nitric acid in the organic phase as a function of the concentration in nitric acid in the aqueous phase.
  • Curve 17a relates to the organic phase containing 0.5 mol.l ⁇ 1 of DOHA and curve 17b relates to the organic phase containing 1 mol.l ⁇ 1 of DOHA.
  • Example 2 the same procedure is followed as in Example 1, using aqueous nitric solutions containing 10 ⁇ 4 mol.l ⁇ 1 of U (VI), 5 ⁇ 10 ⁇ 5 mol.l ⁇ 1 of Pu (IV ) and 5 ⁇ 10 ⁇ 3 mol.l ⁇ 1 of Zr (IV) and having different concentrations of nitric acid, and an organic phase consisting either of dodecane containing 1.09 mol.l ⁇ 1 of tributyl phosphate, or with Hyfran containing 1 mol.l ⁇ 1 of DOHA.
  • curves 18a, 18b, 18c respectively illustrate the variations in the distribution coefficients of U (VI), Pu (IV) and Zr (IV) as a function of the concentration in nitric acid in the aqueous solution in the case of the organic phase consisting of dodecane containing 1.09 mol.l ⁇ 1 of tributyl phosphate
  • curves 19a, 19b and 19c respectively illustrate the distribution coefficients of U ( VI), Pu (IV) and Zr (IV) as a function of the nitric acid concentration of the aqueous solution in the case of the organic phase containing 1 mol.l ⁇ 1 of DOHA.
  • each organic phase having the composition given in the attached table is placed with an aqueous nitric phase containing uranium, bringing the mixture into contact with stirring for 4 min.
  • the two phases are then allowed to settle and their concentrations of uranium and nitric acid or of H+ ions are determined.
  • the results obtained are given in the attached table on which, moreover, it was indicated how the uranium complex formed and extracted in the organic phase behaved, and what was the percentage of uranium saturation of the organic phase.
  • N, N-dialkylamides of the invention make it possible to obtain a satisfactory extraction of uranium (at least 100 g per liter) without observing crystallization or precipitation of the extracted complex, or a phenomenon of demixing in the organic phase.
  • Example 2 the same procedure is followed as in Example 1, but using as an aqueous solution an aqueous nitric solution containing 5 ⁇ 10 ⁇ 5 mol.l ⁇ 1 of Pu (IV) and 10 ⁇ 4 mol.l ⁇ 1 of U (VI), and an organic phase consisting of Hyfran containing 1.07 mol.l ⁇ 1 of N, N-dialkylamide (iDOPA) of formula:
  • FIG. 11 represents the variations in the distribution coefficients of plutonium (IV) and uranium (VI) as a function of the concentration of nitric acid in the aqueous solution, in logarithmic coordinates.
  • FIG. 12 represents in logarithmic coordinates the variations in the distribution coefficients of uranium (VI) and plutonium (IV) as a function of the concentration of nitric acid in the aqueous solution.
  • Example 30 The same procedure is followed as in Example 30, but an organic phase is used which consists of Hyfran containing 1.03 mol.l ⁇ 1 of N, N-dialkylamide (iDOBA) of formula:
  • FIG. 13 represents the variations in the distribution coefficients of U (VI) and Pu (IV) as a function of the concentration of nitric acid in the aqueous solution.
  • dialkylamides of Examples 30 to 32 are interesting for the U / Pu separation because the solubility of the nitrate salts of uranyl in these dialkylamides is high, around 150 gl ⁇ 1 of uranium.

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Abstract

L'invention a pour objet un procédé d'ex­traction de l'uranium (VI) et/ou du plutonium (IV) présents dans une solution aqueuse au moyen de N,N-dialkylamides.
Ces N,N-dialkylamides répondent à la formu­le :
Figure imga0001
 dans laquelle R¹ est un radical alkyle linéaire ou ramifié de 2 à 12 atomes de carbone, R² et R⁴ qui peuvent être identiques ou différents sont des radi­caux alkyle linéaires ou ramifiés de 2 à 6 atomes de carbone, R³ et R⁵ qui peuvent être identiques ou différents sont des radicaux alkyle linéaires ou rami­fiés de 1 à 6 atomes de carbone, et a et b qui peuvent être identiques ou différents sont des nombres entiers allant de 1 à 6.
A titre d'exemples, on peut utiliser le N,N-di(éthyl-2 hexyl) diméthyl-2,2 butyramide, le N,N-di(éthyl-2 hexyl) hexanamide ou le N,N-di(éthyl-2 hexyl) dodécanamide, pour extraire si­multanément l'uranium et le plutonium ou pour séparer l'uranium du plutonium sans réduire ce dernier.

Description

  • La présente invention a pour objet un procé­dé d'extraction des ions U (VI) et/ou des ions Pu (IV) présents dans une solution aqueuse acide au moyen de N,N-dialkylamides.
  • Elle s'applique en particulier à la récupé­ration de l'uranium et éventuellement du plutonium présents dans les solutions nitriques de dissolution obtenues au premier stade du retraitement des combus­tibles nucléaires irradiés.
  • L'une des pratiques habituelles pour re­traiter les combustibles nucléaires irradiés est de dissoudre tout d'abord le matériau combustible dans une solution nitrique, de traiter ensuite cette solu­tion par extraction au moyen d'un solvant organique pour séparer l'uranium et le plutonium des produits de fission et de séparer ensuite l'uranium du pluto­nium.
  • Pour la première opération d'extraction, on utilise généralement un solvant organique constitué par du phosphate de tributyle, et l'on sépare ensuite l'uranium du plutonium extraits dans le solvant orga­nique par mise en contact de celui-ci avec une solu­tion aqueuse nitrique contenant des agents réducteurs pour réduire le plutonium (IV) en plutonium (III) et le faire passer dans la solution aqueuse.
  • Ce procédé qui est largement utilisé à l'échelle industrielle présente toutefois certains inconvénients qui sont liés notamment à l'utilisation de phosphate de tributyle en tant qu'extractant.
  • En effet, les produits de dégradation chimi­que et radiolytique du phosphate de tributyle sont gênants car ils donnent des sels insolubles avec la plupart des ions présents dans les solutions de re­traitement, par exemple avec U (VI), U (IV), Pu (IV), Pu (III), Zr (IV) et La (III).
  • Par ailleurs, les solvants organiques usés à base de phosphate de tributyle ne peuvent être traités facilement par incinération car leurs produits d'inci­nération ne sont pas constitués uniquement par des composés volatils.
  • La nécessité d'utiliser des réducteurs pour amener le plutonium à la valence (III) en vue de la séparation uranium-plutonium pose des problèmes nou­veaux, difficiles à résoudre.
  • En effet les agents réducteurs habituelle­ment utilisés tels que le fer la valence (II), l'uranium à la valence (IV) ou l'hydroxylamine (NH₂OH) ne sont pas stables en présence d'acide nitrique car ils ont tendance à être oxydés par lui. Pour éviter cette oxydation, on ajoute à la solution nitrique un agent anti-nitrite tel que l'hydrazine (NH₂-NH₂).
  • Cependant l'utilisation de tels réactifs est gravement perturbée lorsque la solution nitrique contient également du technétium, ce qui est générale­ment le cas, car le phosphate de tributyle extrait également une partie importante du technétium présent dans les solutions de dissolution des combustibles nu­cléaires irradiés. Or, la présence de technétium cata­lyse l'oxydation de l'hydrazine par l'acide nitrique empêchant ainsi à l'hydrazine de jouer son rôle de stabilisateur des agents réducteurs du Pu(IV). De ce fait il se produit également une oxydation des agents réducteurs empêchant ainsi la réduction du plutonium et donc sa réextraction dans la solution aqueuse.
  • Pour éviter cet inconvénient on a envisagé d'augmenter la quantité d'hydrazine ajoutée, ce qui conduit naturellement à augmenter les produits de dé­composition de l'hydrazine tels que l'acide hydrazoï­que, ses sels et les ions ammonium, qui sont des pro­duits indésirables.
  • En effet on sait que l'acide hydrazoïque, très volatil et extractible dans les solvants organi­ques, est susceptible de donner des sels instables ou explosifs, et il en est de même à un moindre degré pour les composés ammoniacaux. Or il n'est évidemment pas souhaitable d'augmenter les risques d'explosion dans une installation de retraitement de combustibles nucléaires irradiés.
  • Aussi il serait très intéressant d'éviter l'utilisation de réducteurs et d'hydrazine dans des procédés de ce type, d'autant plus que les ions Pu³⁺ en présence d'ions NO
    Figure imgb0001
    sont hors d'équilibre car E
    Figure imgb0002
    pp Pu⁴⁺/Pu³⁺ est sensiblement de 0,92 V alors que E
    Figure imgb0003
    pp NO
    Figure imgb0004
    /HNO₂ est sensiblement de 0,94 V en milieu HNO₃ à 1 mol.l⁻¹.
  • Aussi, depuis quelques années, des recher­ches ont été effectuées sur la possibilité d'utiliser d'autres extractants organiques que le phosphate de tributyle afin de pallier ces différents inconvé­nients.
  • On a ainsi envisagé l'utilisation de N,N-­dialkylamides et les études menées par les laboratoi­res d'Oak-Ridge et de Savannah River et les laboratoi­res du Comitato Nazionale per l'Energia Nucleare ont montré que de tels extractants présentaient une bonne affinité pour les ions hexavalents et tétravalents des actinides, une faible affinité pour les principaux produits de fission, une bonne résistance à la radio­lyse et à la dégradation chimique et une faible solu­bilité dans les solutions aqueuses, et que par ail­leurs, ils étaient faciles à synthétiser et à puri­ fier, comme cela est décrit par T.H. Siddall en décem­bre 1960 dans J. Phys. Chem. vol.64, p.1863-1866 et par G.M. Gasparini et al dans Séparation Science and Technolo­gy, 15(4), pp. 825-844, (1980).
  • Cependant ces extractants n'ont pu être utilisés jusqu'à présent car les complexes de nitrate d'uranyle et des N,N-dialkylamides essayés ont une so­lubilité limitée dans les solvants organiques, en par­ticulier lorsque l'on utilise des alcanes comme di­luants des N,N-dialkylamides.
  • Aussi l'utilisation de tels extractants n'a pu être envisagée à l'échelle industrielle.
  • La présente invention a précisément pour objet l'utilisation de nouveaux N,N-dialkylamides pour extraire l'uranium et/ou le plutonium présents dans les solutions nitriques provenant du retraitement des combustibles nucléaires irradiés, qui pallie l'in­convénient précité.
  • Le procédé, selon l'invention, d'extraction dans une phase organique d'uranium VI et/ou de pluto­nium (IV) présents dans une solution aqueuse acide par mise en contact de cette solution avec cette phase organique, se caractérise en ce que la phase organique comprend un diluant inerte et au moins un extractant constitué par un N,N-dialkylamide de formule :
    Figure imgb0005
     dans laquelle R¹ est un radical alkyle linéaire ou ramifié de 2 à 12 atomes de carbone, R² et R⁴ qui peuvent être identiques ou différents sont des radi­ caux alkyle linéaires ou ramifiés de 2 à 4 atomes de carbone, R³ et R⁵ qui peuvent être identiques ou différents sont des radicaux alkyle linéaires ou rami­fiés de 1 à 6 atomes de carbone, et a et b qui peuvent être identiques ou différents sont des nombres entiers allant de 1 à 6.
  • Dans cette formule a et b sont généralement tous deux égaux à 1.
  • De préférence, les radicaux R² et R⁴ repré­sentent tous deux le radical éthyle.
  • En effet il semble que la présence de ce radical éthyle permet en particulier d'améliorer la solubilité des complexes de nitrate d'uranyle et de N,N-dialkylamides correspondant aux formules :
    UO₂(NO₃)₂L₂ et UO₂(NO₃)₃HL
    où L représente le N,N-dialkylamide, dans des phases organiques utilisant des carbures aliphatiques comme diluant.
  • En effet, en utilisant de tels N,N-dialkyla­mides, on peut obtenir une solubilité des complexes d'uranium d'au moins 100 g d'uranium par litre de phase organique, ce qui est suffisant à l'échelle in­dustrielle.
  • Ainsi, avec les N,N-dialkylamides de l'in­vention, on peut utiliser comme diluant des carbures aliphatiques tels que des hydrocarbures saturés li­néaires ou ramifiés et obtenir de ce fait les avanta­ges suivants :
    - la phase organique a une densité inférieure, ce qui permet d'assurer la décantation des phases dans de meilleures conditions, et
    - les hydrocarbures saturés présentent une meilleure stabilité chimique en milieu nitrique, des points éclairs plus élevés, et ils sont moins toxiques que les carbures aromatiques qui devaient être utilisés auparavant comme diluants.
  • A titre d'exemples de N,N-dialkylamides susceptibles d'être utilisés dans l'invention, on peut citer :
    - le N,N-di(éthyl-2 hexyl) diméthyl-2,2 butyramide (DOTA) de formule :
    Figure imgb0006
     - le N,N-di(éthyl-2 hexyl) hexanamide (DOHA), de for­mule :
    Figure imgb0007
     - le N,N-di(éthyl-2 hexyl) dodécanamide (DODA) de formule :
    Figure imgb0008
     - le N,N-di(éthyl-2 hexyl) octanamide (DOOA) de for­mule :
    Figure imgb0009
  • Les N,N-dialkylamides utilisés dans l'in­vention peuvent être préparés selon des méthodes clas­siques par réaction du chlorure d'acide de formule :
    R¹COCl
    avec l'amine secondaire de formule :
    Figure imgb0010
     dans lesquelles R¹, R², R³, R⁴, R⁵, a et b ont la signification donnée ci-dessus.
  • Les amines secondaires de départ peuvent être préparées également par des procédés classiques, par exemple par réaction des alcools correspondants de formule :
    Figure imgb0011
     avec l'ammoniac. Dans ce cas, on forme un mélange d'amines primaires, secondaires et tertiaires et l'on peut séparer l'amine secondaire désirée par distilla­tion fractionnée.
  • La formation des N,N-dialkylamides de l'in­vention correspond au schéma réactionnel suivant :
    Figure imgb0012
  • On purifie ensuite le produit obtenu par distillation sous pression réduite et on obtient gé­néralement des amides purs à 99%.
  • L'utilisation des dialkylamides de l'inven­tion pour le traitement de solutions aqueuses conte­nant simultanément de l'uranium (VI) et du pluto­nium (IV) est trés intéressante car on peut en réglant l'acidité de la solution aqueuse de départ, qui est généralement une solution nitrique, soit extraire si­multanément l'uranium (VI) et le plutonium (IV), soit extraire sélectivement l'uranium (VI) en laissant le plutonium (IV) en solution aqueuse sans qu'il soit né­cessaire d'utiliser des agents réducteurs.
  • Ainsi, selon un premier mode de mise en oeu­vre du procédé adapté au traitement de solutions aqueuses contenant simultanément de l'uranium (VI) et du plutonium (IV), on régle l'acidité de la solution aqueuse à une valeur d'au moins 2N pour extraire si­multanément l'uranium (VI) et le plutonium (IV) dans la phase organique.
  • De préférence, étant donné que le coeffi­cient d'extraction de l'uranium (VI) et du pluto­nium (IV) augmente avec l'acidité de la solution aqueuse, on règle l'acidité de celle-ci à une valeur de 3 à 10 N afin d'obtenir les meilleurs taux d'ex­traction en plutonium et en uranium dans la phase or­ganique.
  • Selon un second mode de mise en oeuvre du procédé de l'invention, adapté au traitement de solu­tions aqueuses contenant simultanément de l'ura­nium (VI) et du plutonium (IV), on règle l'acidité de la solution aqueuse à une valeur de 0,5 à 1,2 N pour extraire sélectivement l'uranium (VI) dans la phase organique.
  • En effet, dans de telles conditions, le taux d'extraction de l'uranium (VI) dans la phase organique est beaucoup plus important que celui du pluto­nium (IV), ce qui permet de séparer l'uranium du plu­ tonium sans qu'il soit nécessaire de réduire le pluto­nium à la valence (III).
  • De préférence, dans ce second mode de mise en oeuvre du procédé, on utilise un N,N-dialkylamide dans lequel le radical R¹ est un radical alkyle rami­fié.
  • En revanche, dans le premier mode de mise en oeuvre du procédé de l'invention, on utilise de préfé­rence un N,N-dialkylamide dans lequel le radical R¹ est un radical alkyle linéaire.
  • Dans les deux modes de mise en oeuvre du procédé de l'invention la concentration en N,N-dial­kylamide de la phase organique est de préférence de 0,2 à 2 mol.l⁻¹.
  • En effet, le taux d'extraction augmente gé­néralement avec la concentration en N,N-dialkylamide de la phase organique. Toutefois, pour maintenir la viscosité et la densité de la phase organique dans une gamme appropriée, on limite généralement la teneur en N,N-dialkylamide de la phase organique à une valeur de 1,5 mol.l⁻¹.
  • Les diluants susceptibles d'être utilisés dans l'invention sont des diluants organiques inertes ayant de préférence une constante diélectrique peu élevée.
  • A titre d'exemples de tels diluants on peut citer le benzène, le xylène, le mésitylène, le tertio­butylbenzène, le décanol et les hydrocarbures alipha­tiques, en particulier les hydrocarbures saturés li­néaires ou ramifiés.
  • De préférence, dans l'invention, on utilise comme diluant un hydrocarbure aliphatique, en particu­lier un hydrocarbure saturé linéaire ou ramifié tel que le dodécane, par exemple le produit vendu sous la marque Hyfran car, comme on l'a vu précédemment, l'utilisation de tels diluants permet d'obtenir de nombreux avantages.
  • Le procédé de l'invention peut être mis en oeuvre dans tout appareillage classique d'extraction tel que des batteries de mélangeurs-décanteurs, de co­lonnes pulsées, des extracteurs centrifuges, etc...
  • Généralement on opère à la pression et à la température ambiantes avec des rapports en volume pha­se aqueuse/phase organique qui peuvent varier de 10 à 0,1.
  • L'uranium (VI) et le plutonium (IV) extraits dans la phase organique peuvent ensuite être récupérés avec de très bons rendement à la température ambiante par mise en contact du solvant organique avec de l'acide nitrique dilué pour l'uranium (VI) (0 à 0,2N) et de l'acide ni­trique plus concentré pour Pu(IV) (0,5 à 1,5N).
  • L'utilisation des extractants de l'inven­tion se révèle ainsi très intéressante et permet d'obtenir certains avantages par rapport à l'emploi du phosphate de tributyle.
  • En effet les taux d'extraction de l'ura­nium (VI) et du plutonium (IV) sont élevés et prati­quement équivalents à ceux que l'on obtient avec le phosphate de tributyle.
  • Les produits de dégradation des N,N-dialky­lamides sont peu gênants alors que, dans le cas du phosphate de tributyle, il n'en est pas de même puis­que ceux-ci précipitent généralement.
  • Les N,N-dialkylamides peuvent être détruits par incinération en donnant uniquement des déchets gazeux alors que le phosphate de tributyle donne comme déchet principal l'acide phosphorique.
  • Les N,N-dialkylamides permettent de séparer directement l'uranium (VI) du plutonium (IV) alors que dans le cas du phosphate de tributyle, il est né­cessaire d'utiliser des agents réducteurs comme l'hy­drazine et l'hydroxylamine.
  • La réextraction de l'uranium (VI) à partir de la phase organique peut être effectuée facilement à la température ambiante alors que, dans le cas du phosphate de tributyle, il est nécessaire d'operer à chaud.
  • L'emploi des N,N-dialkylamides permet de séparer facilement le zirconium de l'uranium (VI) et du plutonium (IV), ce qui n'était pas le cas avec le phosphate de tributyle.
  • De plus la synthèse et la purification des N,N-dialkylamides de l'invention ne posent pas de pro­blème particulier et ils peuvent être ainsi fabriqués à des prix intéressants.
  • D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la des­cription qui suit, donnée bien entendu à titre illus­tratif et non limitatif, en référence au dessin annexé sur lequel :
  • - les figures 1 à 6 sont des diagrammes il­lustrant les variations du coefficient de distribution du Pu(IV) ou de l'U(VI) en fonction des concentra­tions en acide nitrique de la solution aqueuse de dé­part ou des concentrations en N,N-dialkylamide de la phase organique,
  • - les figures 7 à 9 sont des diagrammes re­présentant les variations des coefficients de distri­bution de différents produits de fission et de l'acide nitrique en fonction de la concentration en acide ni­trique de la solution aqueuse,
  • - la figure 10 est un diagramme représentant les variations des coefficients de distribution de l'U(VI), du Pu(IV) et du Zr(IV) en fonction de la con­centration en acide nitrique de la solution aqueu­se, et
  • - les figures 11 à 13 sont des diagrammes illustrant les variations des coefficients de distri­bution de U(VI) et Pu(IV) en fonction de la concentra­tion en acide nitrique de la solution aqueuse, pour différents N,N-dialkylamides.
    • EXEMPLE 1
  • Cet exemple illustre l'extraction d'U(VI) à partir d'une solution aqueuse nitrique contenant 10⁻⁴ mol.l⁻¹ d'U(VI).
  • Dans cet exemple on utilise une phase orga­nique constituée par le produit vendu sous la marque Hyfran 120, qui est du dodécane ramifié, contenant 0,5 mol.l⁻¹ de N,N-di(éthyl-2 hexyl) diméthyl-2,2 bu­tyramide (DOTA). Pour réaliser l'extraction on met en contact sous agitation la phase organique et la phase aqueuse contenant l'U(VI) avec un rapport en volume phase organique/phase aqueuse égal à 1.
  • Après 4 min. d'agitation on laisse décanter les deux phases, on mesure ensuite leurs concentra­tions en U(VI) puis on détermine le coefficient de distribution de l'U(VI) : DU(VI) qui correspond au rapport de la concentration de l'élément, soit l'U(VI), dans la phase organique sur la concentration de ce même élément dans la phase aqueuse. On répète ces opérations en utilisant des solutions aqueuses d'acidité différente ayant la même concentration en U(VI).
  • Les résultats obtenus sont donnés sur la fi­gure 1 où la courbe 1 illustre les variations du coef­ficient de distribution de l'uranium DU(VI) en fonc­tion de la concentration en acide nitrique (en mol.l⁻¹).
  • Au vu de ces résultats on constate que l'ex­traction de l'uranium (VI) augmente fortement avec la concentration en acide nitrique et que les meilleurs résultats sont obtenus pour des concentrations en acide nitrique supérieures 2 mol.l⁻¹, le maximum étant observé pour une concentration en acide nitrique d'environ 5 mol.l⁻¹.
    • EXEMPLE 2
  • Dans cet exemple on suit le même mode opéra­toire que dans l'exemple 1, mais en utilisant une phase organique constituée par de l'Hyfran 120 conte­nant 0,5 mol.l⁻¹ de N,N-di(éthyl-2 hexyl) hexanami­de (DOHA).
  • Les résultats obtenus sont représentés par la courbe 2 de la figure 1 qui illustre les variations du coefficient de distribution de l'uranium DU(VI) en fonction de la concentration en acide nitrique.
  • Comme dans le cas de l'exemple 1, les meil­leurs résultats sont obtenus pour des concentrations en acide nitrique supérieures à 2 mol.l⁻¹ et le maxi­mum est observé pour une concentration d'environ mol.l⁻¹.
    • EXEMPLE 3
  • On suit le même mode opératoire que dans l'exemple 1, mais en utilisant comme phase organique de l'Hyfran 120 contenant en solution 0,5 mol.l⁻¹ de N,N-di(éthyl-2 hexyl) dodécanamide (DODA).
  • Les résultats obtenus sont représentés par la courbe 3 de la figure 1 qui illustre les variations du coefficient de distribution DU(VI) en fonction de la concentration en acide nitrique.
  • Comme dans le cas des exemples 1 et 2, les meilleurs résultats sont obtenus pour une concentra­tion en acide nitrique supérieure à 2 mol.l⁻¹ et le maximum est observé également pour une concentration d'environ 5 mol.l⁻¹.
  • En examinant les résultats obtenus dans les exemples 1 à 3, on constate que la nature du radical R¹ n'a que peu d'influence sur le résultat obtenu.
    • EXEMPLE 4
  • Dans cet exemple on étudie l'influence de la concentration en N,N-dialkylamide sur l'extraction des ions U(VI).
  • Dans cet exemple on utilise une solution aqueuse nitrique contenant 10⁻⁴ mol.l⁻¹ de U(VI) et 0,98 mol.l⁻¹ de HNO₃, et une phase organique constituée par de l'Hyfran 120 contenant des quantités variables du N,N-dialkylamide utilisé dans l'exemple 1 (DOTA).
  • On réalise l'extraction dans les mêmes con­ditions que celles de l'exemple 1 et on détermine éga­lement le coefficient de distribution de l'U(VI).
  • Les résultats obtenus sont donnés sur la figure 2 où la droite 4 représente les variations du coefficient de distribution de DU(VI) en fonction de la concentration en DOTA de la phase organique (en mol.l⁻¹). On remarque ainsi que le coefficient de dis­tribution augmente avec cette concentration.
    • EXEMPLE 5
  • Dans cet exemple on suit le même mode opé­ratoire que dans l'exemple 4, mais en utilisant le N,N-dialkylamide de l'exemple 2 (DOHA).
  • Les résultats obtenus sont représentés par la droite 5 de la figure 2 qui montre que le coeffi­cient de distribution de l'uranium augmente avec la concentration en DOHA de la phase organique.
    • EXEMPLE 6
  • Dans cet exemple on suit le même mode opé­ratoire que dans l'exemple 4, mais la solution aqueuse nitrique a une concentration en acide nitrique de 4,9 mol.l⁻¹.
  • Les résultats obtenus sont représentés par la droite 6 de la figure 2, et l'on constate également que les coefficients de distribution sont supérieurs et augmentent avec la concentration en DOTA de la pha­se organique.
  • Si l'on répète ce mode opératoire en utili­sant le N,N-dialkylamide de l'exemple 2 (DOHA) on ob­tient des résultats tout à fait équivalents.
    • EXEMPLE 7
  • Cet exemple concerne l'extraction de Pu(IV) présent à une concentration de 5×10⁻⁵ mol.l⁻¹ dans une solution aqueuse nitrique.
  • Dans cet exemple on utilise comme phase or­ganique de l'Hyfran contenant 0,5 mol.l⁻¹ du N,N-dial­kylamide de l'exemple 1 (DOTA) et on suit le même mode opératoire que dans l'exemple 1. Les résultats obte­nus en ce qui concerne l'extraction du plutonium (IV) sont donnés sur la figure 3 où la courbe 7 représente les variations de DPu(IV) en fonction de la concentra­tion en acide nitrique (en mol.l⁻¹) de la solution aqueuse à l'équilibre, soit après mise en contact et séparation des deux phases.
  • Comme dans le cas de l'uranium (VI), l'ex­traction du plutonium augmente avec l'acidité de la solution aqueuse et les meilleurs résultats sont obte­nus pour une concentration en acide nitrique de 5 mol.l⁻¹.
    • EXEMPLE 8
  • Dans cet exemple on suit le même mode opé­ratoire que dans l'exemple 7, mais en utilisant le N,N-dialkylamide de l'exemple 2 (DOHA).
  • Les résultats obtenus sont donnés par la courbe 8 de la figure 3.
  • Au vu de ces résultats on constate que l'extraction du plutonium augmente avec la concentra­tion en acide nitrique, et que de meilleurs résultats sont obtenus lorsque le radical R¹ du N,N-dialkylamide est linéaire.
    • EXEMPLE 9
  • On suit le même mode opératoire que dans l'exemple 7 mais en utilisant une solution aqueuse nitrique ayant une concentration en acide nitrique de 0,98 mol.l⁻¹ et en faisant varier la concentration en N,N-dialkylamide (DOTA) de la phase organique.
  • Les résultats obtenus sont donnés sur la fi­gure 4 (droite 9), qui indique que le coefficient de distribution du Pu(IV) augmente avec la concentration en N,N-dialkylamide de la phase organique.
    • EXEMPLE 10
  • Dans cet exemple on suit le même mode opé­ratoire que dans l'exemple 9, mais on utilise le N,N-dialkylamide de l'exemple 2 (DOHA).
  • Les résultats obtenus sont donnés par la droite 10 de la figure 4 qui montre également que l'extraction du plutonium (IV) augmente avec la con­centration en DOHA de la phase organique.
    • EXEMPLE 11
  • On suit le même mode opératoire que dans l'exemple 9,mais en utilisant une solution aqueuse ni­trique ayant une concentration en acide nitrique de 4,9 mol.l⁻¹.
  • Les résultats obtenus sont donnés par la droite 11 de 1 figure 4 qui montre que le taux d'ex­traction du plutonium augmente avec la concentration en DOTA.
    • EXEMPLE 12
  • On suit le même mode opératoire que dans l'exemple 10 mais en utilisant une solution aqueuse ayant une concentration en acide nitrique de 4,9 mol.l⁻¹. Les résultats obtenus sont donnés par la courbe 12 de la figure 4 qui montre que le taux d'ex­traction du plutonium (IV) augmente également avec la concentration en DOHA de la phase organique.
  • Au vu des résultats donnés sur la figure 4, on remarque également que l'utilisation d'un radical R¹ linéaire permet d'obtenir de meilleurs résultats pour l'extraction du plutonium (IV).
    • EXEMPLE 13
  • Dans cet exemple on suit le même mode opé­ratoire que dans l'exemple 1, mais en utilisant comme solution aqueuse une solution aqueuse nitrique conte­nant 5×10⁻⁵ mol.l⁻¹ de Pu(IV) et 10⁻⁴ mol.l⁻¹ de U(VI), et une phase organique constituée par de l'Hyfran conte­ nant . 1 mol.l⁻¹ du N,N-dialkylamide de l'exemple 2 (DOHA).
  • Les résultats obtenus sont donnés sur la fi­gure 5 où la courbe 13a représente le coefficient de distribution DPu(IV) en fonction de la concentration en acide nitrique de la solution aqueuse et la courbe 13b représente le coefficient de distribution DU(VI) en fonction de la concentration en acide nitrique de la solution aqueuse.
  • Au vu de ces résultats on constate qu'une séparation uranium-plutonium peut être obtenue pour des concentrations en acide nitrique inférieures à 2 mol.l⁻¹, en particulier pour des concentrations de 0,5 à 1,2 mol.l⁻¹.
    • EXEMPLE 14
  • Dans cet exemple on suit le même mode opé­ratoire que dans l'exemple 13 mais en utilisant une phase organique constituée par de l'Hyfran contenant 0,5 mol.l⁻¹ du N,N-dialkylamide de l'exemple 1 (DOTA).
  • Les résultats obtenus sont donnés sur la fi­gure 6 où la courbe 14a illustre le coefficient de distribution de Pu(IV) et la courbe 14b le coefficient de distribution de U(VI).
  • Au vu de ces résultats on constate égale­ment qu'une séparation uranium-plutonium est possible pour des concentrations en acide nitrique inférieures à 2 mol.l⁻¹.
  • Par ailleurs, si l'on compare les résultats obtenus dans les exemples 13 et 14, on constate que l'on obtient de meilleurs résultats pour l'extraction simultanée de l'uranium (VI) et du plutonium (IV) avec les N,N-dialkylamides dont le radical R¹ est linéaire, et que l'on obtient une meilleure séparation ura­nium (VI)-plutonium (IV) lorsque le radical R¹ du N,N-dialkylamide est ramifié. Les conditions qui peu­vent être retenues sont une acidité nitrique d'environ 1N pour la séparation et une acidité nitrique d'envi­ron 5N pour la co-extraction.
    • EXEMPLE 15
  • Cet exemple illustre l'extraction de diffé­rents produits de fission par les N,N-dialkylamides de l'invention.
  • Dans cet exemple on utilise une solution aqueuse nitrique contenant du zirconium (5×10⁻³ mol.l⁻¹), du niobium (10⁻⁹ mol.l⁻¹), du ruthénium (10⁻³ mol.l⁻¹), du strontium Sr²⁺ (10⁻³ mol.l⁻¹), de l'américium Am³⁺ (10⁻⁵ mol.l⁻¹) et de l'europium Eu³⁺ (10⁻³ mol.l⁻¹).
  • On suit le même mode opératoire que dans l'exemple 1, mais en utilisant une phase organique constituée par de l'Hyfran contenant 1 mol.l⁻¹ du N,N-dialkylamide de l'exemple 2 (DOHA).
  • On détermine comme dans l'exemple 1 les coefficients de distribution de Zr, Nb, Ru, Sr²⁺, Am³⁺ et Eu³⁺.
  • Les résultats obtenus sont donnés sur la fi­gure 7 pour le zirconium, le niobium, le ruthénium et le strontium en fonction de la concentration en acide nitrique de la solution aqueuse à l'équilibre.
  • En ce qui concerne l'américium 3+ et l'euro­pium 3+, le coefficient de distribution est inférieur à 10⁻³.
  • Au vu de ces résultats on constate que l'extraction du zirconium et du niobium augmente avec la concentration en acide nitrique, et qu'au contraire l'extraction du ruthénium et du strontium reste faible et diminue avec la concentration en acide nitrique.
    • EXEMPLE 16
  • Dans cet exemple on suit le même mode opé­ratoire que dans l'exemple 15, mais en utilisant le dialkylamide de l'exemple 1 (DOTA) au lieu du DOHA. Les résultats obtenus sont donnés sur la figure 8 pour le ruthénium, le zirconium et le niobium.
  • Au vu de ces résultats on constate que l'extraction du zirconium et du niobium augmente avec l'acidité nitrique alors que l'extraction du ruthénium ne varie pratiquement pas.
  • Si l'on compare les résultats obtenus dans les exemples 15 et 16, on constate que le N,N-dial­kylamide dont le radical R¹ est ramifié extrait moins le zirconium que le N,N-dialkylamide dont le radical R¹ est un radical linéaire.
    • EXEMPLE 17
  • Dans cet exemple on étudie l'extraction de l'acide nitrique par des phases organiques contenant les N,N-dialkylamides de l'invention.
  • Dans cet exemple on met en contact des so­lutions aqueuses nitriques ayant des concentrations va­riables en acide nitrique avec une phase organique constituée par de l'Hyfran contenant soit 0,5 mol.l⁻¹, soit 1 mol.l⁻¹ du N,N-dialkylamide de l'exemple 2 (DOHA). On réalise la mise en contact de la phase aqueuse avec la phase organique dans les mêmes condi­tions que celles de l'exemple 1 et, après décantation des phases, on détermine la concentration en acide ni­trique de la phase organique (en mol.l⁻¹).
  • Les résultats obtenus sont donnés sur la fi­gure 9 où les courbes 17a et 17b illustrent les varia­tions des concentrations en acide nitrique de la phase organique en fonction de la concentration en acide ni­trique de la phase aqueuse.
  • La courbe 17a se rapporte à la phase organi­que contenant 0,5 mol.l⁻¹ de DOHA et la courbe 17b à la phase organique contenant 1 mol.l⁻¹ de DOHA.
  • Au vu de ces résultats on constate que, pour des acidités nitriques inférieures à 6 mol.l⁻¹, l'ex­traction de l'acide nitrique par la phase organique reste faible si l'on utilise une phase organique con­tenant 0,5 mol.l⁻¹ de DOHA.
    • EXEMPLE 18
  • Dans cet exemple on suit le même mode opé­ratoire que dans l'exemple 1 en utilisant des solu­tions aqueuses nitriques contenant 10⁻⁴ mol.l⁻¹ de U(VI), 5×10⁻⁵ mol.l⁻¹ de Pu(IV) et 5×10⁻³ mol.l⁻¹ de Zr(IV) et ayant des concentrations différentes en acide ni­trique, et une phase organique constituée soit par du dodécane contenant 1,09 mol.l⁻¹ de phosphate de tribu­tyle, soit par de l'Hyfran contenant 1 mol.l⁻¹ de DOHA.
  • On détermine, comme dans l'exemple 1, les coefficients de distribution de l'U(VI), du Pu(IV) et du Zr(IV).
  • Les résultats obtenus sont donnés sur la figure 10 où les courbes 18a, 18b, 18c illustrent res­pectivement les variations des coefficients de distri­bution de l'U(VI), du Pu(IV) et du Zr(IV) en fonction de la concentration en acide nitrique de la solution aqueuse dans le cas de la phase organique constituée par du dodécane contenant 1,09 mol.l⁻¹ de phosphate de tributyle, et les courbes 19a, 19b et 19c illustrent respectivement les coefficients de distribution de l'U(VI), du Pu(IV) et du Zr(IV) en fonction de la con­centration en acide nitrique de la solution aqueuse dans le cas de la phase organique contenant 1 mol.l⁻¹ de DOHA.
  • Sur cette figure on a donné à titre compa­ratif les résultats obtenus en ce qui concerne l'ex­traction du zirconium (IV) dans des conditions identi­ques avec une phase organique constituée par de l'Hyfran contenant 1 mol.l⁻¹ de DOTA.
    • EXEMPLES 19 à 24
  • Dans ces exemples on étudie l'influence de la nature du N,N-dialkylamide utilisé sur les résul­tats obtenus pour l'extraction simultanée de l'uranium et du plutonium à partir de solutions ayant une con­centration en acide nitrique supérieure à 3 mol.l⁻¹.
  • Dans ces exemples on met chaque phase orga­nique ayant la composition donnée dans le tableau joint avec une phase aqueuse nitrique contenant de l'uranium en réalisant la mise en contact sous agita­tion pendant 4 min. On laisse ensuite décanter les deux phases et on détermine leurs concentrations en uranium et en acide nitrique ou en ions H⁺. Les résul­tats obtenus sont donnés dans le tableau joint sur lequel on a indiqué par ailleurs comment se comportait le complexe d'uranium formé et extrait dans la phase organique, et quel était le pourcentage de saturation en uranium de la phase organique.
  • Au vu de ces résultats on constate que seuls les N,N-dialkylamides de l'invention (exemples 21 à 24) permettent d'obtenir une extraction satisfai­sante de l'uranium (au moins 100 g par litre) sans que l'on observe une cristallisation ou une précipitation du complexe extrait, ou un phénomène de démixtion en phase organique.
  • Dans l'exemple 23 il est noté que l'on ob­serve l'apparition d'un précipité, mais dans ce cas le pourcentage de saturation de la phase organique est de 92%, et l'on peut obtenir des résultats satisfaisants en utilisant un rapport en volume phase organique/pha­se aqueuse plus élevé.
    • EXEMPLES 25 à 29
  • Dans ces exemples on étudie l'influence de la nature du N,N-dialkylamide utilisé sur l'extraction de l'uranium dans des conditions correspondant à la séparation uranium-plutonium.
  • Dans ces exemples on suit le même mode opé­ratoire que dans les exemples 19 à 24, mais les phases aqueuses ne contiennent pratiquement pas d'ions H⁺. La composition des phases organiques utilisées est donnée dans le tableau joint ainsi que les concentrations en uranium et en ions H⁺ des phases aqueuse et organique après séparation des deux phases. On a également indi­qué dans ce tableau quels sont les phénoménes observés ainsi que le pourcentage de saturation en uranium de la phase organique.
  • Au vu de ces résultats on constate que seuls les N,N-dialkylamides de l'invention (exemples 25, 26 et 29) permettent l'obtention de résultats satisfai­sants. De plus, lorsque l'on utilise d'autres N,N-di­alkylamides (exemples 27 et 28), on observe la forma­tion de précipités.
    • EXEMPLE 30
  • Dans cet exemple, on suit le même mode opé­ratoire que dans l'exemple 1 mais en utilisant comme solution aqueuse, une solution aqueuse nitrique conte­nant 5×10⁻⁵ mol.l⁻¹ de Pu(IV) et 10⁻⁴ mol.l⁻¹ de U(VI), et une phase organique constituée par de l'Hyfran contenant 1,07 mol.l⁻¹ de N,N-dialkylamide (iDOPA) de formule :
    Figure imgb0013
  • Les résultats obtenus sont donnés sur la fi­gure 11 qui représente les variations des coefficients de distribution du plutonium (IV) et de l'uranium (VI) en fonction de la concentration en acide nitrique de la solution aqueuse, en coordonnées logarithmiques.
    • EXEMPLE 31
  • Dans cet exemple, on suit le même mode opé­ratoire que dans l'exemple 30, mais en utilisant comme phase organique de l'Hyfran contenant 1,01 mol.l⁻¹ de N,N-dialkylamide (DOBA) de formule :
    Figure imgb0014
  • Les résultats obtenus sont donnés sur la fi­gure 12 qui représente en coordonnées logarithmiques les variations des coefficients de distribution de l'uranium (VI) et du plutonium (IV) en fonction de la concentration en acide nitrique de la solution aqueu­se.
    • EXEMPLE 32
  • On suit le même mode opératoire que dans l'exemple 30, mais on utilise une phase organique constituée par de l'Hyfran contenant 1,03 mol.l⁻¹ de N,N-dialkylamide (iDOBA) de formule :
    Figure imgb0015
  • Les résultats obtenus sont donnés sur la fi­gure 13 qui représente les variations des coefficients de distribution de U(VI) et de Pu(IV) en fonction de la concentration en acide nitrique de la solution aqueuse.
  • Les dialkylamides des exemples 30 à 32 sont intéressants pour la séparation U/Pu car la solubilité des sels nitratés d'uranyle dans ces dialkylamides est importante, environ 150 g.l⁻¹ d'uranium.
    Figure imgb0016
    Figure imgb0017

Claims (11)

1. Procédé d'extraction dans une phase orga­nique d'uranium (VI) et/ou de plutonium (IV) présents dans une solution aqueuse acide par mise en contact de cette solution avec cette phase organique, caractérisé en ce que la phase organique comprend un diluant iner­te et au moins un extractant constitué par un N,N-dialkylamide de formule :
Figure imgb0018
 dans laquelle R¹ est un radical alkyle linéaire ou ramifié de 2 à 12 atomes de carbone, R² et R⁴ qui peuvent être identiques ou différents sont des radi­caux alkyle linéaires ou ramifiés de 2 à 4 atomes de carbone, R³ et R⁵ qui peuvent être identiques ou différents sont des radicaux alkyle linéaires ou rami­fiés de 1 à 6 atomes de carbone, et a et b qui peuvent être identiques ou différents sont des nombres entiers allant de 1 à 6.
2. Procédé selon la revendication 1, carac­térisé en ce que a et b sont tous deux égaux à 1.
3. Procédé selon l'une quelconque des reven­dications 1 et 2, caractérisé en ce que R² et R⁴ re­présentent tous deux le radical éthyle.
4. Procédé selon l'une quelconque des reven­dications 1 à 3, caractérisé en ce que R¹ est un radi­cal alkyle ramifié.
5. Procédé selon la revendication 4, carac­térisé en ce que le N,N-dialkylamide répond à la for­
Figure imgb0019
6. Procédé selon l'une quelconque des reven­dications 1 à 3, caractérisé en ce que R¹ est un radical alkyle linéaire.
7. Procédé selon la revendication 6, carac­térisé en ce que le N,N-dialkylamide répond à la for­mule :
Figure imgb0020
8. Procédé selon la revendication 6, carac­térisé en ce que le N,N-dialkylamide répond à la for­mule :
Figure imgb0021
9. Procédé selon l'une quelconque des reven­dications 1 à 3 et 6 à 8, caractérisé en ce que la solution aqueuse contient de l'uranium (VI) et du plu­tonium (IV) et en ce que l'on règle l'acidité de cette solution aqueuse à une valeur d'au moins 2N pour ex­traire simultanément l'uranium (VI) et le pluto­nium (IV) dans la phase organique.
10. Procédé selon l'une quelconque des re­vendications 1 à 5, caractérisé en ce que la solution aqueuse contient simultanément de l'uranium (VI) et du plutonium (IV) et en ce que l'on règle l'acidité de cette solution aqueuse à une valeur de 0,5 à 1,2N pour extraire sélectivement l'uranium (VI) dans la phase organique.
11. Procédé selon l'une quelconque des re­vendications 1 à 10, caractérisé en ce que le diluant inerte est un hydrocarbure aliphatique saturé linéaire ou ramifié.
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