FR2575669A1 - Procede pour la separation des isotopes d'uranium par chromatographie d'oxydoreduction - Google Patents

Abstract

LA PRESENTE INVENTION CONCERNE UN PROCEDE POUR LA SEPARATION CONTINUE DES ISOTOPES D'URANIUM, U ET U, PAR CHROMATOGRAPHIE PAR OXYDOREDUCTION EN UTILISANT UNE COLONNE D'ECHANGEUR D'ANIONS. SELON L'INVENTION, CETTE SEPARATION ET LA REGENERATION DES AGENTS OXYDANT ET REDUCTEUR TOUS DEUX DESACTIVES DURANT LA SEPARATION PEUT ETRE REALISEE SIMULTANEMENT DANS UNE COLONNE UNIQUE EN RETOURNANT ET EN FAISANT PASSER A TRAVERS LA COLONNE D'UN ECHANGEUR D'ANIONS AYANT UNE ZONE D'ADSORPTION D'URANIUM UN ELUAT CONTENANT UN AGENT REDUCTEUR ET UN AGENT OXYDANT DESACTIVES POUR REGENERER LES AGENTS REDUCTEUR ET OXYDANT DESACTIVES ET POUR FORMER UNE ZONE D'AGENT OXYDANT ET EN RETOURNANT ET EN FAISANT PASSER A TRAVERS LA COLONNE L'AGENT REDUCTEUR REGENERE POUR LA REDUCTION DE L'URANIUM. LA PRESENTE INVENTION TROUVE NOTAMMENT APPLICATION POUR L'OBTENTION DE U.

Description

La présente invention concerne un procédé pour la séparation d'isotopes

d'uranium par chromatographie par oxydo-réduction. Plus précisément, la présente

invention concerne un procédé pour la séparation d'iso-

topes d'uranium par chromatographie par oxydo-réduction dans laquelle la séparation des isotopes d'uranium et la régénération de l'agent d'oxydation et de l'agent de

réduction tous deux désactivés par réaction d'oxydo-

réduction durant la séparation des isotopes d'uranium sont simultanément réalisées dans une colonne unique avec

des avantages importants.

Il est bien connu que les isotopes d'uranium

peuvent être séparés par chromatographie par oxydo-

réduction comportant le développement d'une zone d'adsorp-

tion d'uranium formée dans une colonne d'un échangeur d'anions en oxydant la zone d'adsorption d'uranium à sa région frontale et en réduisant la zone d'adsorption d'uranium à sa région arrière (voir par exemple, le

brevet US N 4 112 045).

Selon le procédé du brevet américain N 4 112 045,

une solution contenant un agent d'oxydation qui est sus-

ceptible d'oxyder de l'uranium (IV) en uranium (VI) est

soumis à une colonne de développementemplie d'un échan-

geur d'anions pour former une zone d'adsorption d'agent oxydant. Ensuite, une solution d'isotopes d'uranium contenant de l'uranium (IV) est fournie à la colonne pour convertir une partie de la zone. d'adsorption d'agent d'oxydation en une zone d'uranium (VI) adsorbé. Ensuite, une solution contenant un agent réducteur qui est susceptible de réduire l'uranium (VI) en uranium (IV) est fournieà la colonne pour développer la zone d'uranium (VI) adsorbé tout en formant une zone d'agent de réduction derrière la zone d'uranium (VI) adsorbé, en forçant ainsi l'uranium (VI) adsorbé sur l'échangeur d'anions à être élué sous forme d'uranium (IV). Dans le développement de la zone d'uranium (VI) adsorbé, une frontière est formée entre la zone d'agent d'oxydation et la zone d'uranium (VI), et une solution d'uranium récupéré à proximité de cette frontière présente une concentration élevée en 238U. Egalement, une autre frontière est formée entre la zone d'uranium (VI) et la zone d'agent réducteur, et une solution d'uranium récupéré à la proximité de cette

frontière présente une concentration élevée en 235U.

Dans la chromatographie par oxydo-réduction ci-

dessus mentionnée, un agent oxydant désactivé et un agent réducteur désactivé sont élués sous forme de mélange de la colonne de développement. Dans cette mesure, on a proposé un procédé pour la régénération d'un agent oxydant désactivé et d'un agent réducteur désactivé contenus dans

l'effluent d'éluat provenant de la colonne de développe-

ment et pour leur réutilisation (voir brevet US N 4 202 860). Selon le procédé, l'éluat contenant un agent oxydant désactivé et un agent réducteur désactivé est soumis à un traitement d'oxydation pour régénérer l'agent oxydant désactivé. L'agent oxydant régénéré est

séparé de l'éluat en utilisant un échangeur d'anions.

Ensuite, l'éluat résultant contenant l'agent réducteur désactivé est soumis à un traitement par réduction pour régénérer l'agent réducteur désactivé. L'agent oxydant activé et l'agent réducteur activé ainsi obtenus sont réutilisés pour une séparation ultérieure des isotopes d'uranium. Dans ce procédé, la régénération de l'agent oxydant désactivé et de l'agent réducteur désactivé sont effectuées en dehors de la colonne de développement par une réaction d'oxydo-réduction utilisant l'oxygène et l'hydrogène, respectivement, ou par une réaction

d'oxydo-réduction électrolytique.

Le procédé précité révélé par le brevet américain N 4 202 860 est avantageux dans la mesure o l'agent oxydant régénéré et l'agent réducteur régénéré peuvent être utilisés pour une séparation supplémentaire des isotopes d'uranium. Cependant, le procédé présente des inconvénients variés. Plus spécifiquement, dans ce procédé, la séparation des isotopes d'uranium dans une colonne unique (référencée ci-après "procédé de séparation par colonne unique") est effectuée comme suit. Lorsqu'une zone d'adsorption d'uranium a atteint le fond d'une colonne emplie d'un échangeur d'anions, les isotopes d'uranium séparés sont collectés par fractions, tandis qu'une solution contenant l'agent d'oxydation désactivé et l'agent réducteur désactivé qui a été éluée et récupérée durant le développement de la zone d'adsorption d'uranium dans la colonne est oxydée extérieurement à la-colonne pour régénérer l'agent oxydant désactivé. Apres achèvement de la récupération des isotopes d'uranium séparés en fractions, la solution qui a été soumise au traitement par

oxydation est fournie à la colonne. Dans la colonne, l'a-

gent oxydant régénéré seul est adsorbé sur l'échangeur d'anions et l'agent réducteur désactivé est élué. L'agent réducteur désactivé élué est soumis au traitement par réduction extérieurement à la colonne pour régénérer

l'agent réducteur désactivé. Après achèvement de l'adsorp-

tion de l'agent oxydant régénéré sur l'échangeur d'anions, les fractions d'isotopes d'uranium sont renvoyées à la

colonne pour former une zone d'adsorption d'uranium.

Subséquemment, une solution contenant l'agent réducteur régénéré est fournie à la colonne afin de continuer encore le développement de la zone d'adsorption d'uranium. Comme il apparaît de ce qui précède, dans le procédé selon le brevet américain NI 4 202 860, l'éluat contenant des isotopes d'uranium séparés provenant du fond de la colonne ne peuvent être renvoyés immédiatement à la colonne, mais doivent être récupérés de façon fractionnée et stockés séparément avant d'être renvoyés à la colonne jusqu'à ce que l'adsorption de l'agent d'oxydation régénéré sur

l'échangeur d'anions soit achevée. La récupération frac-

tionnée et le stockage séparé de l'éluat ne sont pas seulement gênants mais conduisent également à un mélange partiel des isotopes d'uranium séparés, conduisant à une faible efficacité de

séparation par unité de temps.

Afin d'éliminer les inconvénients précités accompagnant le procédé de séparation par colonne simple, dans le brevet américain N 4 202 860, on a proposé un procédé pour effectuer la séparation d'isotopes d'uranium utilisant deux ou plusieurs colonnes de développement (ci-après référencé "procédé de séparation par colonnes multiples"). Dans ce pr-cédé, tandis que le développement d'une zone d'adsorption d'uranium est effectué dans une ou deux ou plusieurs colonnes de développement, un éluat contenant l'agent oxydant désactivé et l'agent réducteur

désactivé est soumis à un traitement d'oxydation extérieu-

rement à la colonne pour régénérer l'agent oxydant désactivé. L'éluat traité est fourni à au moins l'une des colonnes de développement restantes o le développement n'a pas été effectué, en formant ainsi une zone d'agent

oxydant tout en éluant l'agent réducteur désactivé.

L'agent réducteur désactivé est soumis à un traitement de réduction extérieurement à la colonne pour régénérer l'agent réducteur désactivé. La zone d'adsorption d'uranium qui a été soumise à la séparation des isotopes d'uranium dans une colonne de développement est transférée à une colonne de développement o une zone d'agent oxydant a été

formée, en formant ainsi une zone d'adsorption d'uranium.

Ensuite, l'agent réducteur régénéré est fourni à la colonne

dans laquelle la zone d'adsorption d'uranium a été formée.

Ensuite, une zone d'adsorption d'uranium qui a été dévelop-

pée dans une colonne est immédiatement transférée à une autre colonne de développement o une zone d'agent oxydant a déjà été formée sans la nécessité de récupérer de façon

fractionnée et de stocker séparément l'éluat d'uranium.

Cependant, le procédé de développement par colonne multipe précitée estdésavantageux en raison du coût de construction de deux ou plusieurs colonnes de développement emplies d'un échangeur d'anions qui est élevé en comparaison de celui d'une seule colonne de développement et parce que le nombre de vannes telles que vannes de coupure à utiliser dans le procédé de séparation par colonne multiple est très supérieur à celui devant être utilisé dans le procédé de séparation par colonne unique, entraînant la possibilité dangereuse de panne'de la vanne qui conduit à une nécessité de coupure fréquente de l'opération due aux fuites d'un

liquide par les vannes.

De plus, à la fois dans le procédé par colonne simple et le procédé par colonne multiple précités, la totalité-de l'agent oxydant désactivé et la totalité de l'agent réducteur désactivé est régénérée extérieurement

à la colonne au moyen d'oxygène et d'hydrogène, respecti-

vement, ou par une réaction d'oxydo-réduction électro-

lytique. Par conséquent, ces procédés nécessitent une grande quantité d'oxygène et hydrogène, ou une grande quantité de puissance électrique pour régénérer l'agent oxydant

désactivé et l'agent réducteur désactivé.

Par conséquent, ces deux méthodes sont désavanta-

geuses d'un point de vue commercial.

En raison de la situation actuelle décrite ci-

dessus, le présent inventeur a réalisé des études étendues et intensives pour séparer des isotopes d'uranium non seulement de façon efficace mais également au plus bas prix par chromatographie par oxydo-réduction. Comme résultat, on a découvert de façon surprenante qu'en passant une solution contenant un agent oxydant désactivé et un agent réducteur désactivé à travers une colonne d'un échangeur d'anions, à la fois l'agent oxydant désactivé et l'agent réducteur désactivé peuvent être régénérés dans la colonne et que, en retournant et en passant à-travers une colonne d'un échangeur d'anions ayant une'zone d'adsorption d'uranium un éluat s'écoulant du fond de la colonne et contenant un agent oxydant désactivé et un agent réducteur désactivé, la séparation des isotopes d'uranium et la régénération de l'agent d'oxydation désactivé et de l'agent réducteur désactivé peuvent être réalisées simultanément dans une colonne unique. La présente invention a été réalisée sur la base de ces

nouvelles découvertes.

Par conséquent, c'est un objet de la présente

257S669

invention que de fournir un procédé pour la séparation

des isotopes d'uranium par chromatographie par oxydo-

réduction qui permet la séparation des isotopes d'uranium et la régénération de l'agent oxydant désactivé et de l'agent réducteur désactivé de façon simultanée, dans une

colonne unique.

L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci

apparaîtront plus clairement au cours de la description

explicative qui va suivre faite en référence à la figure unique annexée qui illustre le diagramme d'écoulement d'un dispositif selon un mode de réalisation de la

présente invention.

Selon la présente invention, on a prévu un procédé pour la séparation continue des isotopes d'uranium, 235U et 238U, par passage d'une solution d'un mélange d'isotopes d'uranium dans un solvant à travers une colonne d'un échangeur d'anions, en formant ainsi dans la colonne une limite (A) entre une zone.d'adsorption d'uranium et une zone d'agent réducteuradjacente et une limite (B) entre la zone d'adsorption d'uranium et la zone d'agent oxydant adjacente en faisant avancer la zone d'adsorption d'uranium à travers la colonne tout en effectuant la réduction à la limite (A) et en effectuant l'oxydation à la limite (B) en réalisant ainsi l'enrichissement en 235U et 238U à ladite limite (A) et à ladite limite (B), respectivement, et en récupérant de façon séparée les fractions enrichies des ces isotopes, respectivement, qui comprend l'étape de retourner et de passer à travers la colonne d'un échangeur d'anions ayant la zone d'adsorption d'uranium un éluat contenant un agent oxydant désactivé et un agent réducteur désactivé pour régénérer l'agent oxydant désactivé et l'agent réducteur désactivé et pour former une zone d'agent oxydant, et en retournant et en faisant passer à travers la colonne l'agent réducteur régénéré pour la réduction de l'uranium, en effectuant ainsi simultanément dans une colonne unique d'un échangeur d'anions la séparation de 235U et 238U et la régénération de l'agent oxydant

désactivé et de l'agent réducteur désactivé.

Par souci de simplicité, dans l'explication qui va suivre, un agent oxydant, un agent réducteur et uranium seront souvent représentés par les symboles "O", "R" et "U", respectivement, et un nombre d'oxydation inférieur et un nombre d'oxydation supérieur sont

dénotés par le suffixe "I" et le suffixe "II", respective-

ment. Par exemple, OI désigne un agent oxydant à l'état désactivé dont le nombre d'oxydation est diminué, RI désigne un agent réducteur à l'état actif avec un nombre d'oxydation inférieur, et UI et UII désignent l'uranium

"IV" et l'uranium (VI), respectivement.

Dans la présente invention, les atomes d'uranium doivent être sous forme anionique. Les ions uranium qui ne sont pas coordinés à un ligand sont habituellement sous forme cationique. Le cation uranium peut être transformé en anion uranium en formant un composé complexe avec

un ligand chargé négativement comme mentionné ci-après.

Le terme "uranium (IV)" et "UI", utilisé dans la présente invention est destiné à représenter tous les ions d'uranium tétravalent comprenant les ions complexes, et le terme "d'uranium(VI)" et "UII" utilisé dans la présente invention représente tous les ions uranium hexavalents comprenant les

ions complexes.

Selon le procédé de la présente invention, les ions U(VI) sont adsorbés sur un échangeur d'anions plus sélectivement que les ions U(IV) et 235U des ions U(VI) restent sur l'échangeur d'anions, et la concentration en 235U croît plus on se rapproche de la limite entre la zone d'adsorption d'uranium et la zone d'agent réducteur, et la concentration en 238U croît plus on se rapproche de la limite entre la zone d'adsorption d'uranium et la

zone d'agent oxydant.

Dans la présente invention, il est souhaité que l'adsorbabilité de OII sur l'échangeur d'anions à utiliser soit supérieure à celle de UIi, UI et RII, que l'adsorbabilité de UII sur l'échangeur d'anions soit supérieure à celle de UI et que l'adsorbabilité de RI, RII et OI sur l'échangeur d'anions soit aussi faible que possible. L'adsorbabilité de UI, UII, OI, OII, RI et RII sur un échangeur d'anions peut être contrôlée en faisant varier le type et la concentration du ligand chargé négativement comme mentionné ci-après et la concentration

en ions hydrogène de la solution.

Dans la présente invention, un éluat provenant du fond de la colonne et contenant un agent oxydant désactivé et un agent réducteur désactivé est renvoyé et fait passera travers une colonne d'un échangeur d'anions ayant une zone d'adsorption d'uranium pour régénérer l'agent oxydant désactivé et l'agent réducteur désactivé et pour former une zone d'agent oxydant et, ensuite, l'agent réducteur régénéré élué provenant du bas de la colonne est renvoyé et fait passer àtravers la.colonne pour la réduction de l'uranium. A cet égard,l'échangeur d'anions peut être un échangeur ayant une zone d'adsorption d'uranium

et une zone d'agent oxydant adjacente à la zone d'adsorp-

tion d'uranium. Alternativement, l'échangeur d'anions peut

être un échangeur ayant deux ou plusieurs zones d'adsorp-

tion d'uranium et une zone d'agent oxydant adjacente à

chacune des zones d'adsorption d'uranium.

Dans le cas o l'on forme une zone d'adsorption d'uranium et une zone d'agent oxydant adjacente à la zone d'adsorption d'uranium dans une colonne d'un échangeur d'anions, le procédé consiste à: (a-1) alimenter une colonne d'échangeur d'anions, ayant une zone d'agent oxydant dans laquelle un agent oxydant susceptible d'oxyder un composé d'uranium (IV) en un composé d'uranium (VI) est adsorbé sur l'échangeur d'anions, avec une solution d'isotopes d'uranium comprenant un composé d'uranium (IV) ou contenant un composé d'uranium (IV) et un composé d'uranium (VI) pour oxyder le composé d'uranium (IV) en un composé

d'uranium (VI) et pour former une zone d'adsorp-

tion d'uranium à l'arrière de la zone d'agent oxydant tout en réduisant simultanément l'agent oxydant présent dans la zone d'agent oxydant en un agent oxydant désactivé, en formant ainsi une limite frontale entre la zone d'agent oxydant et la zone d'adsorption d'uranium et en déplaçant la limite frontale en oxydant le composé d'uranium (IV) en un composé d'uranium (VI) à la limite frontale; et (a-2) alimenter la colonne ave une solution contenant un agent réducteur susceptible de réduire un composé d'uranium (VI) en un composé d'uranium (IV) pour réduire le composé d'uranium (VI) présent dans la zone d'adsorption d'uranium en un composé d'uranium (IV) en formant une zone

d'agent réducteur à l'arrière de la zone d'adsorp-

tion d'uranium et en oxydant l'agent réducteur en un agent réducteur désactivé, en formant ainsi une limite arrière entre la zone d'adsorption d'uranium et la zone d'agent réducteur et en déplaçant la limite arrière en réduisant le composé d'uranium (VI) en un composé d'uranium (IV) à la limite arrière, pour réaliser ainsi la concentration en 238U et 235U auxdites limites frontale et arrière, respectivement; ledit agent réducteur désactivé et ledit agent oxydant désactivé étant élués sous forme d'une solution mixte au fond de la colonne; ladite solution mixte éluée étant dans un état d'équilibre chimique dans lequel une partie de l'agent oxydant désactivé et une partie de l'agent réducteur désactivé sont transformées par une réaction d'oxydo-réduction en un agent oxydant activé et un agent réducteur activé, respectivement,

pour obtenir leur équilibre chimique.

D'autre part, dans le cas- o l'on forme deux ou plusieurs zones d'adsorption d'uranium et une zone d'agent oxydant -adjacente à chaque zone d'adsorption d'uranium, le procédé consiste à: (b-1) alimenter une colonne d'échangeur d'anions, ayant une zone d'agent oxydant dans laquelle l'agent oxydant est susceptible d'oxyder un composé d'uranium (IV) en un composé d'uranium (VI)est adsorbé sur ledit échangeur d'anions, avec une solution d'isotopes d'uranium contenant un composé d'uranium (IV) ou contenant un composé d'uranium(IV) et un composé d'uranium (VI) pour oxyder le composé d'uranium (IV) en un composé

d'uranium (VI) et pour former une zone d'adsorp-

tion d'uranium à l'arrière de la zone d'agent oxydant tout en réduisant simultanément l'agent oxydant présent dans la zone d'agent oxydant en un agent oxydant désactivé, en formant ainsi une limite frontale entre la zone d'agent oxydant et la zone d'adsorption d'uranium et en déplaçant la limite frontale en oxydant le composé d'uranium (IV) en un composé d'uranium (VI) à la limite frontale; -(b-2)-alimenter la-colonne avec une solution contenant un agent réducteur susceptible de réduire un composé d'uranium (VI) en un composé d'uranium (IV) pour réduire le composé d'uranium (VI) présent dans la zone d'adsorption d'uranium en un composé d'uranium (IV) en formant une zone

d'agent réducteur à l'arrière de la zone d'adsorp-

tion d'uranium et en oxydant l'agent réducteur en un agent réducteur désactivé, en formant ainsi une limite arrière entre la zone d'adsorption d'uranium et la zone d'agent réducteur et en déplaçant la limite arrière en réduisant le composé d'uranium (VI) en un composé d'uranium (IV) à la limite arrière; (b-3) alimenter la colonne avec une solution contenant un agent oxydant susceptible d'oxyder un composé d'uranium (IV) en un composé d'uranium (VI) ou une solution contenant un agent oxydant désactivé et un agent réducteur désactivé pour former une autre zone d'agent oxydant à l'arrière de la zone d'agent réducteur; (b-4) alimenter la colonne avec une solution d'isotopes d'uranium contenant un composé d'uranium (IV) ou contenant un composé d'uranium (IV) et un composé d'uranium (VI) pour oxyder le composé d'uranium (IV) en un composé d'uranium (VI) et former une autre zone d'adsorption d'uranium à l'arrière de l'autre zone d'agent oxydant et pour former une autre limite frontale entre l'autre zone d'agent oxydant et l'autre zone d'adsorption d'uranium; et (b-5) alimenter la colonne avec une solution contenant un agent réducteur susceptible de réduire un composé d'uranium (.VI).en un composé d'uranium (IV) pour former une autre zone d'agent réducteur à l'arrière de l'autre zone d'adsorption d'uranium et pour former une autre limite arrière entre l'autre zone d'adsorption d'uranium et l'autre zone d'agent réducteur; les étapes (b:-3) à (b-5) dans cet ordre étant réalisées au moins une fois;

en formant ainsi deux ou plusieurs zones d'adsorp-

tion d'uranium dans la colonne et en effectuant la concentration de 238U et 235U à chaque limite

frontale et à chaque limite arrière, respective-

ment; l'agent réducteur désactivé produit dans l'étape (b-2) et l'agent oxydant désactivé produit dans l'étape (b-1) étant'élués sous forme d'une solution mixte du fond de la colonne; la solution mixte éluée étant sous la forme d'un équilibre chimique dans lequel une partie de l'agent oxydant désactivé et une partie de l'agent

réducteur désactivé sont converties par une réac-

tion d'oxydo-réduction en un agent oxydant

régénéré et un agent réducteur régénéré, respec-

tivement, pour obtenir l'équilibre chimique entre

ces deux composés.

La solution mixte éluée obtenue dans l'étape pré-

citée (a) ou (b) et contenant les agents oxydant et réduc-

teur désactivés etles agents réducteur et oxydant activés à l'état d'équilibre chimique est mise dans la colonne pour former la zone la plus arrière une zone de régénération dans laquelle l'agent oxydant activé de la solution mixte éluée est adsorbé sur un échangeur d'anions pour renverser l'état d'équilibre chimique de façon que la réaction d'oxydoréduction entre la partie de l'agent oxydant désactivé et la partie de l'agent réducteur désactivé ait lieu avec la formation des agents réducteur et oxydant activés jusqu'à ce que l'équilibre chimique soit atteint, en effectuant ainsi la régénération des agents réducteur et oxydant désactivés tout en formant, à l'arrière de la zone de régénération, une zone d'agent oxydant activé dans laquelle l'agent oxydant activé est adsorbé sur l'échangeur

d'anions, en forçant ainsi l'agent réducteur activé à pas-

ser vers le bas de la colonne. L'agent réducteur activé

est renvoyé à la colonne pour la réduction d'uranium.

Comme exemples d'agents oxydants qui sont utilisés de façon préférentielle dans la présente invention, on peut mentionner T-(III), Pb(IV), Sb(V), V(IV), Cr(VI), Mn(VII), Fe(III), Co(III) et Cu(II). Parmi ceux-ci, les

plus préférés sont Cr(VI), Mn(VII), Fe(III) et Cu(II).

Comme exemples d'agentsréducteurs qui sont employés de façon préférentielle dans la présente invention, on peut mentionner In(I), Sn(II), Sb(III), Ti(III), V(III), V(II), Nb(IV) et Cu(I). Parmi ceux-ci on.préfère

Sn(II), Ti(III) et V(III).

Dans le procédé de la présente invention, une solution d'un mélange d'isotopes d'uranium dans un solvant est alimentée dans la colonne. A cet égard, il est souhaité que la séparation des isotopes d'uranium soit effectuée dans une solution acide. La concentration en ions hydrogène de la solution acide peut être dans la gamme d'environ -3 103 M à environ 11 M, de préférence d'environ 10-1 M à environ 10 M. Des exemples typiques d'acides convenables sont les acides inorganiques tels que l'acide chlorhydrique, l'acide bromhydrique, l'acide sulfurique et l'acide

fluorhydrique, etc. La solution acide peut également conte-

nir un catalyseur d'échange d'électrons tel que révélé

dans le brevet américain N 4 049 769.

Comme exemples de solvant, on peut mentionner l'eau, un solvant organique tel que méthanol, éthanol, dioxane, acétone et éthylène glycol, un mélange d'eau et d'un solvant organique, etc. La concentration en ions uranium dans la solution peut être dans la gamme d'environ 103 M à environ 4 M, de préférence d'environ 10-2 M à environ 2 M. La concentration des ligands chargés négativement peut être dans la gamme d'environ 161 M à environ 12 M, de préférence d'environ - M à environ 10 M. Des exemples de ligands qui peuvent être utilisés comprennent les ions inorganiques, e.g. 2- F, Cl, Br, NO3, CN, S04, etc.; et des ions organiques, e.g des ions d'acides monocarboxyliques tels que acide acétique, acide monochloroacétique, acide dichloroacétique, etc., des ions d'acides dicarboxyliques tels que acide oxalique, acide malonique, acide maléique, acide phtalique, etc., des ions hydroxy acides tels que acide glycolique, acide f -hydroxypropionique, acide citrique, acide lactique, acide hydroxysuccinique, acide tartrique, acide sulfosalicylique, etc. des ions d'acides aminés tels que glycine, alanine, /2-alanine, acide aspartique, acide glutamique, etc., et des ions d'acides aminopolycarboxyliques tels que acide nitrilotriacétique,

acide éthylènediamine tétraacétique, acide 1,2-cyclohexane-

diamine tétraacétique, etc. Les ligands précités peuvent être ajoutés à la solution d'un mélange d'isotopes d'uranium sous la forme d'un acide ou d'un sel qui est soluble dans

le solvant.

La température qui peut être employée dans la séparation des isotopes d'uranium selon la présente invention peut être dans la gamme d'environ 10 C à environ

250 C, de préférence d'environ 30 C à environ 200 C.

Dans la pratique du procédé de la présente invention, la pression n'est pas critique, et peut varier de la pression atmosphérique à environ 120 kg/cm2. En général, la séparation est effectuée au-dessus de la pression atmosphérique à une température inférieure au

point d'ébullition du solvant employé dans la solution.

De façon alternative, lorsque la température est supérieure au point d'ébullition du solvant employé, la séparation est effectuée sous une pression supérieure à la pression atmosphérique suffisante pour empêcher le solvant de bouillir. La vitesse linéaire de la limite entre la zone d'adsorption d'uranium et la zone d'agent réducteuradjacente

et la vitesse linéaire de la limite entre la zone d'adsorp-

tion d'uranium et la zone d'agent oxydantadjacente peut être dans la gamme d'environ 5 cm par jour à environ 1.000 m par jour, de préférence d'environ 1 m à environ 500 m par jour. Tout échangeur d'anions qui adsorbe l'uranium (VI) mais qui n'adsorbe pas l'uranium (IV) peut être utilisé

dans la présente invention.

Comme exemples d'échangeurs d'anions, on peut mentionner, par exemple, des produits chlorométhylés et aminés d'un polymère à haut poids moléculaire réticulé préparé par copolymérisation par addition de styrène,

méthylstyrène, éthylstyrène et analogues avec du divinyl- benzène comme composants principaux; des produits aminés d'un

polymèreréticulé préparé par copolymérisation par addition comme composants principaux d'un monomère ayant un groupe actif tel que chlorométhylstyrène, méthyléthyl cétone, époxybutadiène ou acrylamide avec un monomère de réticulation tel que divinylbenzène ou triallyl isocyanurate; des polymères réticulés préparés par polymérisation d'un monomère ayant un azote susceptible de former un groupe échangeur tel que N-vinylsuccinimide, N-vinylphtalimide,

vinylcarbazole, vinylimidazole, vinylpyridine, vinyl-

tétrazole, vinylquinoline, divinylpyridine et analogues en tant que composant principal ou par copolymèrisation d'un tel monomère ayant un azote susceptible de former un groupe d'échange avec un monomère réticulant, ou des produits de réaction avec un tel monomère ayant un azote susceptible de former un groupe d'échange; un polycondensat réticulé

préparé par condensation d'une amine telle que polyéthylène-

imine ou hexaméthylènediamine avec un composé polyfonction-

nel; et ceux dans lesquels un liquide échangeur d'ions tel que phosphate de tributyle ou trioctylamine est supporté sur une surface solide d'un gel de silice ou

d'une zéolite.

Des échangeurs d'ions qui sont utilisés de façon préférentielle dans le procédé de la présente invention sont des échangeurs d'anions fortement basiques ayant des

groupes d'ammonium quaternaire préparés par chloro-

méthylation des copolymères styrène-divinylbenzène suivie d'une amination, ou des échangeurs d'anions basiques faibles portant des groupes d'amines primaires ou tertiaires. Comme amines à utiliser dans l'amination pour la préparation des échangeurs d'anions précités, on peut mentionner, par exemple, les amines aliphatiques telles

triéthanolamine, triéthylamine, triméthylamine, triallyl-

amine, diéthanolamine, diallylamine, diéthylamine, diméthylamine, 2aminoéthanol, éthylamine, méthylamine, éthanolamine et analogues; les amines aromatiques telles que aniline, o-aminophénol, N,N-diméthylaniline, N-méthylaniline, m-toluidine, p-toluidine, p-aminophénol, diphénylamine et analogues;- les amines hétérocycliques telles-que pyridine, '<- picoline, pipéridine, pyrazine, pipérazine, indoline, indole, imidazole, 2-méthylimidazole, quinoline, 2,6-lutidine, 1,2,3,4-tétrahydroquinoline,

N-méthylpyrrolidine, benzotriazole et analogues.-

Pour une meilleure compréhension de la présente invention, on fera maintenant référence à un mode de

réalisation en relation avec le diagramme de flux représen-

té sur le dessin. Cependant, le procédé de la présente invention n'est pas limité au mode de réalisation décrit ci-après. Il deviendra èeident que le procédé peut subir

un certain nombre de variations mineures. De telles varia-

tions ne doivent pas être considérées comme sortant de

l'esprit de la présente invention.

Dans le mode de réalisation illustré sur le dessin qui est un système de recyclage de base selon le procédé de la présente invention, I représente une colonne emplie d'un échangeur d'anions; P une pompe d'alimentation; a, b et c des vannes de coupure; 1 un réservoir pour une solution d'agent réducteur; 2 un réservoir pour une solution mixte contenant un agent oxydant désactivé-et un agent réducteur désactivé; 3 un réservoir pour une solution d'uranium; 4 un réservoir pour des isotopes

d'uranium séparés; A-un dispositif de réduction supplé-

mentaire; et B un dispositif d'oxydation supplémentaire.

Le dispositif réducteur supplémentaire A est employé de façon optionnelle pour régénérer une faible quantité d'agent réducteur désactivé présent dans l'éluat contenant l'agent réducteur régénéré. Un dispositif réducteur supplémentaire à titre d'exemple comprend une colonne du type à autoclave -à chemise empli avec un

catalyseur réducteur supporté sur un porteur, et un sépara-

teur gaz-liquide relié à la colonne. Afin d'effectuer la réduction d'une faible quantité d'agent réducteur désactivé présent dans l'éluat contenant l'agent réducteur régénéré, l'éluat est alimenté à la colonne au bas de celle-ci avec du gaz d'hydrogène de façon que l'éluat vienne au contact

du gaz hydrogène.

D'un autre côté, le dispositif oxydant supplémen-

taire est employé de façon optionnelle pour oxyder une faible quantité de l'agent réducteur présent dans l'éluat contenant l'agent oxydant désactivé et l'agent réducteur désactivé.Un dispositif oxydant supplémentaire à titre d'exemple comprend une colonne du type à autoclave à chemise empli de billes de verre Raschig et un séparateur liquide-gaz connecté à la colonne. Afin d'effectuer l'oxydation d'une faible quantité de l'agent réducteur présent dans l'éluat contenant l'agent oxydant désactivé et l'agent réducteur désactivé, l'éluat est alimenté à la colonne au bas de celle-ci avec du gaz d'oxygène de façon

que l'éluat vienne au contact du gaz oxygène.

Dans le procédé de la présente invention, il est souhaité que les dispositifs précités d'oxydation et de réduction supplémentaires soient employés afin de conduire de façon continue la séparation des isotopes d'uranium de

façon stable.

Dans la présente invention, il est souhaitable qu'un test préliminaire qui sera mentionné ci-après soit effectué préalablement à la séparation des isotopes d'uranium. Dans le test préliminaire, une solution mixte contenant OI et RII est d'abord alimentée à la colonne I

emplie d'un échangeur d'anions en suivant un chemin 2-a-c.

Dans la colonne I, la réaction d'oxydo-réduction mentionnée précédemment a lieu entre OI et RII pour régénérer OII et RI. Le OII régénéré est adsorbé sur l'échangeur d'anions, tandis que RI régénéré est élué au bas de la colonne. A cet égard, l'éluat s'écoulant du bas de la colonne est récupéré de façon fractionnée et les fractions sont soumises séparément aux analyses pour déterminer les concentrations en RI, RII, OI et OII dans chaque fraction

et le potentiel rédox de chaque fraction.

La relation entre la quantité volumique de la solution mixte emplie dans la colonne I et la concentration en RI de chaque fraction est ensuite examinée. A partir de cette relation, on détermine la quantité volumique de la solution mixte emplie dans la colonne I jusqu'à ce que la concentration en RI de l'éluat s'écoulant au bas de la colonne I soit inférieure à celle de la solution de RI dans le réservoir 1. La quantité volumique ainsi déterminée

de la solution mixte est référencée ci-après "Vf".

Ensuite, la relation entre la quantité volumique de la solution mixte emplie dans la colonne et les concen-

trations de RII et OI dans chaque fraction est examinée.

A partir de cette relation, on détermine la quantité volumique de la solution mixte emplie dans la colonne jusqu'à ce que les concentrations en RII et OI de l'éluat s'écoulant du bas de la colonne I soient les mêmes que celles de la solution mixte dans le réservoir 2. La quantité volumique ainsi déterminée de la solution mixte

est référencée ci-après "Vr".

Ensuite, on mélange les fractions récupérées dans une période o la concentration en RI dans l'éluat devient inférieure à la concentration de la solution de RI dans le réservoir 1 et o les concentrations de RII et OI dans l'éluat deviennent identiques à celles de la solution mixte

dans le réservoir 2. Le potentiel rédox du mélange résul-

tant, i.e. un potentiel rédox moyen, est déterminé en même temps, la relation entre le potentiel rédox de chaque fraction et la quantité volumique de la solution mixte emplie dans la colonne sont déterminées. A partir de ces relations, on détermine la quantité volumique de la solution mixte emplie dans la colonne jusqu'à ce que le potentiel rédox de l'éluat s'écoulant au bas de la colonne soit le même que le potentiel rédox moyen. La quantité volumique ainsi déterminée de la solution mixte est

référencée ci-après "Va".

Subséquemment, une solution d'uranium contenant UI ou une solution d'uranium contenant UI et UII est alimentée à la colonne suivant un chemin 3-c-I pour former une zone d'adsorption UII. On détermine la quantité volumique de la solution d'uranium emplie dans la colonne I jusqu'à ce que l'extrémité avant de la zone d'adsorption de UII ait atteint le fond de la colonne. La quantité volumique ainsi déterminée de la solution d'uranium est référencée

ci-après "Vu".

Un procédé représentatif de séparation des isotopes d'uranium par recyclage d'une zone d'adsorption d'uranium à travers la colonne et régénération de RII et OI dans la colonne sera maintenant expliqué. Premièrement, un volume (Vr - Vu) ou supérieur d'une solution mixte contenant OI et RII est fourni à la colonne I suivant un chemin 2-a-c-I pour régénérer OI et RII et pour former une zone de OII dans la colonne I. La quantité volumique de la solution mixte emplie dans la

colonne I est référencée ci-après "vl'.

Ensuite, un volume (Vf- Vi) ou moins d'une solution d'uranium contenant UI ou une solution contenant UI et UII est alimenté à la colonne I suivant le chemin 3-c-I pour oxyder UI en UII et pour former une zone de UII

à l'arrière de la zone de OII tout en réduisant simultané-

ment OII présent dans la zone deOII en OI. La quantité volumique de la solution d'uranium emplie dans la colonne

est référencée ci-après "V2".

Subséquemment, un volume [( Vf - (Vi + V2)] d'une solution contenant RI est fourni à la colonne I en suivant un chemin i-a-c-I pour développer la zone d'adsorption de UII et pour former une zone de RI à l'arrière de la zone d'adsorption de UII. Ensuite, un éluat en bas de colonne contenant le RI régénéré est alimenté à la colonne I en suivant le chemin I-P-a-b-A1-a-c-I pour continuer le développement de la zone d'adsorption de UII. Dans le développement de la zone d'adsorption de UII, 238U est concentré à la limite entre la zone de OII et la zone d'adsorption de UII tandis que 235U est concentré à la

limite entre la zone d'adsorption de UII et la zone de RI.

Lorsque la quantité volumique de l'éluat empli dans la colonne I suivant le chemin I-P-a-b-A-1-a-c-I a atteint un volume (Va - Vf), le chemin d'écoulement de

l'éluat est coupé pour former un chemin I-P-a-b-B-2-a-c-I.

Au même moment, une zone de régénération dans laquelle RII et OI est régénéré est formée à l'arrière de la zone de RI tout en formant une zone de OII à l'arrière de la zone de régénération. Lorsque l'extrémité avant de la zone d'adsorption

de UII a atteint le fond de la colonne, le chemin d'écoule-

ment de l'éluat est coupé pour donner un chemin I-P-a-c-I pour alimenter l'éluat de UI résultant à la colonne I et pour former une zone d'aosorption de UII à l'arrière de

la zone d'adsorption de OII.

Lorsque la totalité de l'éluat de UI a été renvoyee à la colonne I à son sommet, l'éluat résultant contenant le RI régénéré est renvoyé à la colonne I par un chemin I-P-a-b-A-1-a-c-I pour développer la zone d'adsorption de UII et pour former une zone de RI à l'arrière de la zone

de UII.

Lorsque la quantité volumique de l'éluat alimenté à la colonne I a atteint un volume tVa - (VI + V2), le chemin d'écoulement de l'éluat est coupé pour donner un chemin I-P-a-b-B-2-a-c-I pour former une zone de régénération à l'arrière de la zone de RI tout en formant simultanément une zone de OII à l'arrière de la zone de régénération. Lorsque l'extrémité avant de la zone d'adsorption

de UII a atteint le fond de la colonne, le chemin d'écoule-

ment de l'éluat est coupé pour donner un chemin I-P-a-c-I pour alimenter l'éluat de UI résultant à la colonne I et pour former une zone d'adsorption de UII à l'arrière de la zone de OII. Ainsi, la zone d'adsorption de UII est recyclée à travers la colonne I tout en régénérant RII et OI dans la colonne jusqu'à la

séparation souhaitée de 235U et 238U.

Ensuite, un procédé représentatif de séparation d'isotopes d'uranium par recyclage d'une pluralité de zones d'adsorption d'uranium à travers colonne et

tion de RII et de OI dans la colonne sera expliqué ci-après.

Selon ce procédé, la séparation des isotopes d'uranium peut être effectuée de façon efficace avec une productivité très élevée. Le nombre de zones d'adsorption d'uranium à

former dans la colonne sera référencé ci-après "n".

Premièrement, la colonne I est alimentée avec un volume (Vr - Vu) ou plus d'une solution mixte contenant OI et RII par le chemin 2-a-c-I pour régénérer OI et RII et pour former une zone de OII dans la colonne I. La quantité volumique de la solution mixte fournie à la

colonne I est référencée ci-après "VI'".

Ensuite, la colonne I est alimentée par un volume

(Vf/n) - V1'3 ou moins d'une solution d'uranium conte-

nant UI ou d'une solution contenant UI et UII par le chemin 3-c-I pour oxyder UI en UII et pour former une zone d'adsorption de UII à l'arrière de la zone de UII tout en réduisant simultanément OII présent dans la zone de OII en OI. La quantité volumique de la solution d'uranium fournie à la colonne est référencée ci-après

"V2' ".

Subséquemment, la colonne I est alimentée par un volume (Vf/n) - (VI' + V2') 1 d'une solution contenant

RI par le chemin 1-a-c-I pour développer la zone d'adsorp-

tion de UII et pour former une zone de RI à l'arrière de la zone d'adsorption de UII. Ensuite, la colonne I est alimentée de façon additionnelle par un volume (Va - Vf)/n j d'une solution contenant RI par le chemin 1-a-c-I pour continuer le développement de la zone

d'adsorption de UII.

Ensuite, la colonne I est alimentée par un volume (Vr - Vu) ou plus d'une solution mixte contenant OI et RII par le chemin 2-a-c-I pour régénérer OI et RII et pour former une autre zone de OII dans la colonne I. Le volume de la solution mixte fournie à la colonne I est référencé

ci-après " VI" ".

Ensuite, la colonne I est alimentée par un volume L(Vf/n) - VI"1 ou moins d'une solution d'uranium contenant UI ou d'une solution contenant UI et UII par le chemin 3-c-I pour oxyder UI en UII et pour former une autre zone d'adsorption de UII à l'arrière de l'autre zone de UII tout en réduisant

simultanément OII présent dans l'autre zone de OII en OI.

La quantité volumique de la solution d'uranium fournie à

la colonne est référencée ci-après "V2" ".

Subséquemment, la colonne I est alimentée par un volume ú(Vf/n) - (VI" + V2")] d'une solution contenant RI par le chemin 1-a-c-I pour développer l'autre zone d'adsorption de UII et pour former une autre zone de RI à

l'arrière de l'autre zone d'adsorption de UII.

Les processus précités sont répétés pour former le nombre souhaité de zones d'adsorption d'uranium dans la colonne I. Ensuite, on alimente la colonne I avec l'éluat résultant contenant un RI régénéré par un chemin IP-a-b-A-1-a-c-I pour développer la zone d'adsorption de

UII la plus arrière.

Lorsque la quantité volumique de l'éluat contenant RI empli dans la colonne I a atteint le volume [ (Va - Vf)/n 3, le chemin d'écoulement de l'éluat est coupé et on obtient un chemin I-P-a-b-B-2-a-c-I. En même temps, une zone de régénération dans laquelle RII et OI est régénéré est formée à l'arrière de la zone de RI la plus arrière tout en formant une zone de OII à l'arrière

de la zone de régénération.

Lorsque l'extrémité avant de la zone d'adsorption

de UII a atteint le fond de la colonne, le chemin d'écoule-

ment de l'éluat est coupé pour donner un chemin I-P-a-c-I pour alimenter la colonne I avec l'éluat UI résultant et pour former une zone d'adsorption de UII à l'arrière de

la zone d'adsorption de OII.

Lorsque la totalité de l'éluat UII a été renvoyée à la colonne I à son sommet, l'éluat résultant contenant RI régénéré est renvoyé à la colonne I par le chemin I-P-a-b-A-1-a-c-I pour développer la zone d'adsorption de UII et pour former une zone de RI à l'arrière de la zone

d'adsorption de UII.

Lorsque la quantité volumique de l'éluat fourni à la colonne I a atteint le volume [(Va/n) - (VI' + V2')], le chemin d'écoulement de l'éluat est coupé pour former un chemin I-P-a-b-B-2-a-c-I pour former une zone de régénération à l'arrière de la zone de RI tout en formant simultanément une zone de OII à l'arrière de la zone de régénération. Lorsque l'extrémité avant de la zone d'adsorption

de UII a atteint le fond de la colonne, le chemin d'écoule-

ment de l'éluat est coupé pour former un chemin I-P-a-c-I pour alimenter la colonne I avec l'éluat de UI résultant et pour former une zone d'adsorption de-UII à l'arrière

de la zone de OII. Ainsi, une pluralité de zones d'adsorp-

* tion de UII sont recyclées à travers la colonne I pour régénérer RII et OI dans la colonne jusqu'à ce que la

séparation attendue de 235U et 238U soit atteinte.

Comme décrit précédemment, selon la présente invention, une séparation continue des isotopes d'uranium, 235U et 238U, et la génération de l'agent réducteur et de l'agent oxydant tous deux désactivés durant la séparation des isotopes d'uranium peut être réalisée simultanément dans une colonne unique. Par conséquent, le procédé de la présente invention est très avantageux non seulement parce que le coût de construction du dispositif à utiliser est faible, mais également parce que le danger que se produisent des pannes de vanne qui rendent nécessaires des coupures fréquentes de l'opération de séparation dues aux fuites d'un liquide à travers les vannes telles qu'une vanne de coupure est diminué comparé au danger possible des procédés de séparation par colonne multiple conventionnelle et parce que la quantité d'oxygène et d'hydrogène ou la quantité de puissance électrique à utiliser peut être extrêmement réduite en comparaison du-procédé conventionnel dans lequel la totalité de l'agent oxydant désactivé et la totalité de l'agent réducteur désactivé sont régénérées en dehors de la colonne au moyen d'oxygène et d'hydrogène,

respectivement, ou par réaction d'oxydo-réduction électro-

lytique. La présente invention sera maintenant illustrée plus en détail par les exemples suivants qui ne doivent pas être interprétés comme limitant la portée de la

présente invention. -

EXEMPLE 1

L'enrichissement de 235U a été réalisé en utilisant le dispositif représente sur le dessin annexé. On a employé une colonne I ayant un diamètre de 20 mm et une

longueur de 1.000 mm et équipé d'une chemise en verre pyrex.

La colonne I a été emplie avec une résine échangeuse

d'anions jusqu'à une hauteur de 900 mm. La résine -échan-

geuse d'anions utilisée était une résine anionique forte-

ment basique ayant une capacité d'échange de 4,3 milliéquivalents/g, qui a été produite par amination avec la triméthylamine d'un produit chlorométhylé d'un

polymère réticulé synthétisé-par polymérisation par addi-

tion de styrène comme monomère polymérisable non réticulant et divinylbenzène comme monomère réticulant. Des vannes de coupure à quatre voies a, b et c sont opérantes électriquement et sont reliées à la colonne I, au dispositif oxydant supplémentaire A et au dispositif

réducteur supplémentaire B comme le montre le dessin.

Le dispositif réducteur supplémentaire A comprend une colonne résistant à la pression avec chemise ayant un diamètre de 20 mm et'une longueur de 500 mm, un catalyseur de platine empli dans la colonne en quatre étapes et un séparateur gaz-liquide ayant un volume de 300 ml et relié

à la colonne.

Le catalyseur de platine employé a été préparé en déposant 2% en poids de platine sur des particules sphériques de carbone ayant un diamètre de 3 mm comme porteur. Le dispositif oxydant supplémentaire B comprend une colonne résistant à la pression avec chemise ayant un diamètre de 20 mm et une longueur de 500 mm, emplie de noyaux de verre Raschig en quatre étapes et un séparateur

gaz-liquide ayant un volume de 300 ml et relié à la colonne.

On a rempli le réservoir 1 avec 1.000 ml d'une solution contenant 0,5 M de Ti(III) et 3,5 M de HCl. On a rempli le réservoir 2 avec 500 ml d'une solution mixte contenant 1,0 M de Fe(II), 0,5 M de Ti(IV) et 3,1 M de HCl et on a rempli un réservoir 3 avec 500 ml d'une

solution contenant 0,25 M de U(IV) et 3,5 M de HCl.

Premièrement, un test préliminaire a été effectué pour mesurer Vf, Vr, Va et Vu de la même façon que décrite précédemment. Comme résultat, on a trouvé que Vf était égal à 205 ml, Vr à 520 ml, Va à 330 ml et Vu

à 420 ml.

Ensuite, on a alimenté la colonne de développe-

ment I avec 120 ml d'une solution mixte contenant 1,0 M de Fe(II), 0,5 M de Ti(IV) et 3,1 M de HC1 par le chemin 2-a-c-I pour transformer Fe(II) et Ti(IV) en Fe(III) et

Ti(III), respectivement, et pour former une zone d'adsorp-

tion de Fe(III) dans la colonne I. Subséquemment, on a alimenté la colonne I avec ml de la solution contenant 0,25 M de U(IV) et 3,5 M de HC1 par le chemin 3-c-I pour former un zone d'adsorption d'uranium à l'arrière de la zone d'agent oxydant. Ensuite, une limite frontale a été formée entre la zone d'adsorption

d'uranium et la zone d'agent oxydant.

Ensuite, on a alimenté la colonne avec 15 ml de la solution contenant 0,5 M de Ti.(III) et 3,5 M de HCl par le chemin 1-a-c-I pourla mise en contact et du U(VI) adsorbé et pour l'éluer sous la forme de U(IV), en formant ainsi une zone d'agent réducteur dans la zone d'adsorption

d'uranium et en déplaçant la zone d'adsorption d'uranium.

Ainsi, une limite arrière était formée entre la zone d'adsorption d'uranium et la zone d'agent réducteur. De plus, on a alimenté la colonne I avec 125 ml de l'éluat résultant contenant Ti(III) par le chemin 1-P-ab-A-1-a-c-I tout en réduisant Ti(IV) contenu dans l'éluat en utilisant le dispositif réducteur supplémentaire A. Ensuite, le chemin d'écoulement a été coupé pour former un chemin I-P-a-b-B-2-a-c-I pour alimenter la colonne I avec l'éluat résultant contenant Fe(II) et Ti(IV) tout en oxydant Ti(III) contenu dans l'éluat en utilisant le dispositif d'oxydation supplémentaire B. Lorsque l'extrémité avant de la zone d'adsorption d'uranium a atteint le fond de la colonne I, le chemin d'écoulement a été coupé pour former un chemin I-P-a-c-I pour renvoyer la zone d'adsorption d'uranium au sommet de la colonne I. Après que l'extrémité arrière de la zone d'adsorption d'uranium ait été renvoyée au sommet de la colonne I, le flux d'écoulement a été.coupé et on a formé un chemin I-P-a-b-A-1-a-c-I pour développer la zone

d'adsorption d'uranium.

Lorsque la quantité de l'éluat contenant Ti(III) empli dans la colonne a atteint 140 ml, le chemin d'écoulement de l'éluat a été coupé pour former un chemin I-P-a-b-B-2-a-c-I. Lorsque l'extrémité avant de la zone d'adsorption d'uranium a atteint le fond de la colonne I, le chemin d'écoulement de l'éluat a été coupé pour former un chemin I-P-a-c-I pour renvoyer la zone d'adsorption d'uranium au sommet de la colonne I. L'opération précitée a été répétée pour recycler la zone d'adsorption d'uranium dix fois à travers la colonne I tout en régénérant l'agent oxydant désactivé t Fe(II)j et l'agent réducteur désactivé tTi(IV)] dans la colonne I. Ensuite, l'éluat d'uranium résultant a été récupéré de façon fractionnée par un chemin I-P-a-b-4 pour

fournir des échantillons pour la mesure du taux d'isotopes.

De façon incidentelle, le taux d'écoulement de la solution à travers le système entier a été 22 cc/mn et la

température du système a été maintenue à 120 C.

Le taux d'isotopes (235U/238U) de l'uranium naturel utilisé dans cet exemple était de 0,00725. Le taux d'isotopes d'uranium (235U/238U) dans la fraction la plus proche de la limite arrière entre la zone d'adsorption d'uranium et la zone d'agent réducteur a été mesuré par un spectromètre de masse du type à bombardement d'électrons

et a été trouvé égal à 0,00761.

EXEMPLE 2

En utilisant le même dispositif que celui utilisé dans l'exemple 1, on a alimenté le réservoir 1 avec 1.000 ml d'une solution contenant 0,6 M de V'(III) et 3,5 M de HC1. On a rempli le réservoir 2 avec 500 ml d'une solution mixte contenant 1,2 M de Fe(II), 0,6 M de V(IV) et 3,5 M de HCl et le réservoir 3 a été rempli avec 500 ml

d'une solution contenant 0,1 M de U(IV) et 3,5 M deHCl.

Premièrement, un test préliminaire a été effectué de la même façon que dans l'exemple 1 pour mesurer Vf, Vr, Va et Vu. Comme résultat, on a trouvé que Vf était égal

à 220 mi, Vr à 450 ml, Va à 330 ml et Vu à 400 mi.

Ensuite, on a alimenté la colonne de développe-

ment I avec 80 mI d'une solution mixte contenant 1,2 M de Fe(II), 0,6 M de V(IV) et 3,5 M de HCl par le chemin 2-a-c-I pour transformer Fe(II) et V(IV) en Fe(III) et

V(III), respectivement, et pour former une zone d'adsorp-

tion de Fe(III) dans la colonne I. Subséquemment, on a alimenté la colonne avec 120 mi de la solution contenant 0,1 M de U(IV) et 3,5 M de HC1 par le chemin 3-c-I pour former une zone d'adsorption d'uranium à l'arrière de la zone d'agent oxydant. Ainsi, une limite frontale a été formée entre la zone d'adsorption d'uranium

et la zone d'agent oxydant.

Ensuite, on a alimenté la colonne avec la solution contenant 0,6 M de V(III-) et 3,5 M de HCl par un chemin I-a-c-I pour mettre en contact U(VI) adsorbé et pour l'éluer sous la forme de U(IV), en formant ainsi une zone d'agent réducteur dans la zone d'adsorption d'uranium et en déplaçant la zone d'adsorption d'uranium. Ainsi, une limite arrière a été formée entre la zone d'adsorption d'uranium et la zone d'agent réducteur. De plus, on a alimenté la colonne I avec 110 mi de l'éluat résultant contenant V(III) par le chemin 1-P-a-b-A-1-a-c-I tout en réduisant V(IV) contenu dans l'éluat en utilisant le dispositif réducteur supplémentaire A. Ensuite, le chemin d'écoulement a été coupé pour former un chemin I-P- a-b-B-2-a-c-I pour alimenter la colonne I avec l'éluat résultant contenant Fe(II) et V(IV) tout en oxydant V(III) contenu dans l'éluat en utilisant le dispositif d'oxydation supplémentaire B. Lorsque l'extrémité avant de la zone d'adsorption d'uranium a atteint le fond de la colonne I, le chemin d'écoulement a été coupé pour former un chemin I-P-a-c-I pour renvoyer la zone d'adsorption d'uranium au sommet de la colonne I.

Après que l'extrémité arrière de la zone d'adsorp-

tion d'uranium ait été renvoyée au sommet de la colonne I, le chemin d'écoulement a été coupé pour former un chemin I-P-a-b-A-l-a-c-I pour développer la zone d'adsorption d'uranium. Lorsque la quantité de l'éluat contenant V(III)

empli dans la colonne a atteint 130 ml, le chemin d'écoule-

ment de l'éluat a été coupé pour former un chemin I-P-a-b-B-2-a-c-I. Lorsque l'extrémité avant de la zone d'adsorption d'uranium a atteint le fond de la colonne I, le chemin d'écoulement de l'éluat a été coupé pour former le chemin I-P-a-c-I pour renvoyer la zone d'adsorption d'uranium au sommet de la colonne I. L'opération précitée a été répétée pour recyclerla zone d'adsorption d'uranium vingt fois à travers la colonne I tout en régénérant l'agent oxydant désactivé [ Fe(II)j et l'agent réducteur désactivé LV(IV)3 dans la colonne I.

Ensuite, l'éluat d'uranium résultant a été récupé-

ré de façon fractionnée par un chemin I-P-a-b-4 pour

fournir des échantillons pour la mesure du taux d'isotopes.

De façon incidentelle, le flux d'écoulement de la solution à travers le système entier a été de 35 cc/mn et

la température du système a été maintenue à 140 C.

Le taux d'isotopes (235U/238U) d'uranium naturel utilisé dans cet exemple était de 0,00725. Le taux d'isotopes d'uranium (235U/238U) dans la fraction la plus proche de la limite arrière entre la zone d'adsorption d'uranium et la zone d'agent réducteur a été mesuré avec un spectromètre de masse du type à bombardement d'électrons

et trouvé égal à 0,00802.

EXEMPLE 3

En utilisant le même ddispositif que celui utilisé dans l'exemple 1, on a alimenté le réservoir 1 avec 1.000 ml

d'une solution contenant 0,8 M de V(III) et 4,0 M de HCl.

On a alimenté le réservoir 2 avec 500 ml d'une solution mixte contenant 1, 5 M de Fe(II), 0,8 M de V(IV) et 4,0 M de HCl et on a alimenté le réservoir 3 avec 500 ml d'une

solution contenant 0,12 M de U(IV) et 4,0 M de HC1.

Premièrement, un test préliminaire a été effectué de la même façon que dans l'exemple 1 pour mesurer Vf, Vr, Va et Vu. Comme résultat, on a découvert que Vf était

égal à 260 ml, Vr à 420 ml, Va à 320 ml et Vu à 400 ml.

Ensuite, on a alimenté la colonne de développe-

ment I avec 40 ml d'une solution mixte contenant 1,5 M de Fe(II), 0,8 M de V(IV) et 4,0 M de HCl par le chemin 2-a-c-I pour transformer Fe(II) et V(IV) en Fe(III) et V(III), respectivement, et pour former une zone de Fe(III) (zone d'agent oxydant) dans la colonne I. Subséquemment, on a alimenté la colonne I avec ml de la solution contenant 0,12M de U(IV) et 4,0 M de HCl par le chemin 3-c-I pour former une-zone d'adsorption d'uranium à l'arrière de la zone d'agent oxydant. Ainsi, une limite frontale a été formée entre la zone d'adsorption

d'uranium et la zone d'agent oxydant.

Ensuite, on a alimenté la colonne I avec 40 ml de la solution contenant 0, 8 M de V(III) et 4,0 M de HCl par le chemin 1-a-c-I pour mettre en contact U(VI) adsorbé et pour l'éluer sous la forme de U(IV), en formant ainsi une zone d'agent réducteur dans la zone d'adsorption d'uranium et en déplaçant la zone d'adsorption d'uranium. Ainsi, une limite arrière a été formée entre la zone d'adsorption

d'uranium et l'agent réducteur.

Subséquemment, on a alimenté la colonne I avec ml de la solution mixte contenant 1,5 M de Fe(II), 0,8 M de V(IV) et 4,0 M de HC1 par le chemin 2a-c-I pour transformer Fe(II) et V(IV) en Fe(III) et-V(III), respectivement, et pour former une autre zone de Fe(III) (zone d'agent oxydant) dans la colonne I. Ensuite, le chemind'écoulement a été coupé pour

former un chemin 3-c-I pour former une autre zone d'adsorp-

tion d'uranium à l'arrière de l'autre zone de Fe(III).

Lorsque la quantité de la solution d'uranium empli a atteint 80 ml, le chemin d'écoulement a été coupé pour former un chemin 1-a-c-I pour développer l'autre

zone d'adsorption d'uranium.

Lorsque la quantité de l'agent réducteur empli dans la colonne a atteint 10 ml, le chemin d'écoulement a été coupé pour former un chemin I-P-a-b-A1-a-c-I pour alimenter la colonne I avec 30.ml de l'éluat résultant

contenant V(III).

Ensuite, le chemin d'écoulement a été coupé pour former un chemin I-P-a-bB-2-c-I pour former une zone de Fe(III). Lorsque l'extrémité avant de la zone d'adsorption d'uranium a atteint le.fond de la colonne I, le chemin d'écoulement de l'éluat a été coupé pour former un chemin I-P-a-c-I pour renvoyer la zone d'adsorption d'uranium au sommet de la colonne I.

Apres que l'extrémité arrière de la zone d!adsorp-

tion d'uranium ait été renvoyée au sommet de la colonne I, le chemin d'écoulement a été coupé pour former un chemin I-P-a-b-A-1-a-c-I pour développer la zone d'adsorption d'uranium. Lorsque la quantité de l'éluat contenant V(III)

empli dans la colonne a atteint 40 ml, le chemin d'écoule-

ment de l'éluat a été coupé pour former un chemin I-P-a-b-B-2-a-c-I. Lorsque l'extrémité avant de la zone d'adsorption d'uranium a atteint le fond de la colonne I, le chemin d'écoulement de l'éluat a été coupé pour former un chemin I-p-a-c-I pour renvoyer la zone d'adsorption d'uranium au sommet de la colonne I.

Apres que l'extrémité arrière de la zone d'adsorp-

tion d'uranium ait été renvoyée au sommet de la colonne I, le chemin d'écoulement a été coupé pour former un chemin I-P-a-b-A-1-a-c-I pour développer la zone d'adsorption

d'uranium.

Lorsque la quantité de l'éluat contenant V(III)

empli dans la colonne a atteint 40 ml, le chemin d'écoule-

ment de l'éluat a été coupé pour former un chemin I-P-a-b-B-2-a-c-I. L'opération précitée a été répétée pour recycler chaque zone d'adsorption d'uranium dix fois à travers la colonne I tout en régénérant l'agent oxydant désactivé L Fe(II)] et l'agent réducteur désactivé t V(IV) l dans la colonne I.

Ensuite, l'éluat d'uranium résultant a été récupé-

ré de façon fractionnée par un chemin I-P-a-b-4 pour

fournir des échantillons pour la mesure du taux d'isotopes.

De façon incidentelle, le taux d'écoulement de la solution à travers le système entier a été de 25 cc/mn

et la température du système a été maintenue à 140 C.

Le rapport d'isotopes (235U/238U) d'uranium naturel utilisé dans cet exemple était de 0,00725. Les taux d'isotopes d'uranium (235U/238U) dans les fractions proches des limites arrière entre les zones d'adsorption d!uranium et les zones d'agent réducteur ont été mesurés avec un spectromètre de masse du type à bombardement d'électrons et trouvés égaux à 0,00793 et 0,00791, respectivement.

R E V ú N D I C A T I O N S

Claims (9)

REVENDICATIONS

1.- Procédé pour la séparation continue des isotopes d'uranium, 235U et 238U, par passage d'une solution d'un mélange d'isotopes d'uranium dans un solvant à travers une colonne d'un échangeur d'anions, en formant ainsi dans la colonne une limite (A) entre une zone

d'adsorption d'uranium et une zone d'agent réducteur adja-

cente une limite (B) entre la zone d'adsorption d'uranium et la zone d'agent oxydant adjacente, en faisant avancer la zone d'adsorption d'uranium à travers la colonne tout en effectuant la réduction à la limite (A) et en effectuant l'oxydation à la limite (8) pour réaliser l'enrichissement en 235U et 238U auxdites limites (A) et (B), respectivement, et en récupérant séparément les fractions enrichies desdits isotopes, respectivement,

caractérisé en ce qu'il consiste à renvoyer et à faire.

passer, à travers la colonne d'un échangeur d'anions ayant la zone d'adsorption d'uraniumun éluat contenant un agent oxydant désactivé et un agent réducteur désactivé pour régénérer l'agent oxydant désactivé et l'agent réducteur désactivé et pour former une zone d'agent oxydant, et à renvoyer et à faire passer à travers la colonne l'agent réducteur régénéré pour la réduction de l'uranium, en effectuant simultanément dans une colonne simple d'un échangeur d'anions la séparation de 235U et 238U et la régénération de l'agent oxydant désactivé et

de l'agent réducteur désactivé.

2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé

en ce que l'échangeur d'anions présente une zone d'adsorp-

tion d'uranium et une zone d'agent oxydant adjacente

ladite zone d'adsorption d'uranium.

3.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'échangeur d'anions précité présente deux ou plusieurs zones d'adsorption d'uranium et une zone d'agent

oxydant adjacente chaque zone d'adsorption d'uranium.

4.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'agent oxydant précité est au moins un élément choisi parmi le groupe consistant en TP(III), Pb(IV), Sb(V), V(IV), Cr(VI), Mn(VII), Fe(III), Co(III) et Cu(II).

5.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'agent réducteur précité est au moins un élément choisi parmi le groupe consistant en In(I),

Sn(II), Sb(II, Ti(III), V(III), V(II), Nb(IV), et Cu(I).

6.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la solution de mélange d'isotopes d'uranium précitée est une solution acide ayant une concentration en ions hydrogène de 10-3 M à il M.

7.- Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la concentration en ions hydrogène précitée est

-1 M à 10 M.

8.- Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la séparation d'isotopes d'uranium précitée est

effectuée à une température de 10 C à 250 C.

9.- Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'agent oxydant précité est au moins un élément choisi parmi le groupe consistant en Cr(VI), Mn(VII), Fe(III) et Cu(II), et en ce que l'agent réducteur précité est au moins un élément choisi parmi le groupe consistant

en Sn(II), Ti(III) et V(III).