FR3070531A1 - Procede de separation d'actinides mineurs - Google Patents

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Daisuke Watanabe
Yuuko Kani
Kuniyoshi Hoshino
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Abstract

Procédé de séparation d'actinides mineurs comprenant une étape d'extraction pour extraire des actinides mineurs dans une phase organique constituée d'une solution d'extraction, une étape de lavage de déplacement des actinides mineurs contenus dans la phase organique obtenue dans l'étape d'extraction vers un liquide de lavage, une étape de contre-extraction pour extraire, dans une solution de contre-extraction , les actinides mineurs contenus dans une solution d'extraction contenant des actinides mineurs qui est la phase organique obtenue dans l'étape de lavage, et entre l'étape de lavage et l'étape de contre-extraction, une étape d'élimination d'acide de déplacement de l'acide contenu dans une solution d'extraction contenant des actinides mineurs vers une deuxième phase aqueuse d'eau ou de solution aqueuse alcaline par mise en contact de la solution d'extraction contenant des actinides mineurs avec la deuxième phase aqueuse.

Description

Domaine technique
La présente invention concerne un procédé de tri de composants de combustible épuisé en uranium, plutonium, actinides mineurs, et produits de fission et, en particulier, un procédé de séparation d'actinides mineurs.
Art connexe
Un combustible épuisé évacué à partir de centrales nucléaires est planifié pour traitement en déchets 15 vitrifiés après récupération des matériaux de combustible nucléaire par retraitement et ceux-ci sont éliminés par évacuation géologique. Dans le cas d'un retraitement avec le procédé PUREX actuel, les solides vitrifiés contiennent des actinides mineurs (appelés ci-après « AM ») , qui sont 20 des radionucléides ayant une demi-vie très longue. Par conséquent, il est considéré qu'il est nécessaire de stabiliser et de confiner les déchets vitrifiés pendant des centaines de milliers d'années par évacuation géologique. Présentement, les actinides désignent un élément ayant des 25 numéros atomiques de 89 à 103 et correspondent à un groupe ou AM d'éléments appelés uranium (U), plutonium (Pu), utilisés en tant que combustible nucléaire. De plus, AM désigne un élément dans lequel Pu est exclu des éléments transuraniens parmi les éléments actinides, et des exemples d'AM comprennent le neptunium (Np) , l'américium (Am) et le curium (Cm).
Actuellement, une technique dans laquelle des AM sont séparés de déchets liquides hautement actifs générés dans le retraitement de combustible épuisé, et les AM sont irradiés avec des neutrons pour les transformer en radionucléides ayant une demi-vie courte est étudiée afin de raccourcir la période de confinement de déchets vitrifiés. Présentement, les déchets liquides hautement actifs désignent des déchets liquides après séparation de U et Pu à partir d'une solution dans laquelle un combustible épuisé est dissous dans de l'acide nitrique. Dans les déchets liquides hautement actifs, principalement les produits de fission et les AM sont dissous.
En résumé, par séparation de l'uranium et du plutonium par retraitement de combustible épuisé et séparation des AM dans l'étape de séparation d'AM à partir de déchets liquides hautement actifs, les composants de combustible épuisé sont séparés en U, Pu, AM, ou produits de fission (PF).
Différents procédés de séparation d'AM à partir de déchets liquides hautement actifs sont étudiés. Par exemple, un procédé pour séparer sélectivement les JIM de déchets liquides hautement actifs au moyen dfun ligand est étudié.
PTL 1 décrit un exemple d'un procédé pour récupérer des AM à partir de déchets liquides hautement, actifs au moyen d'un ligand.
En résumé, le procédé conventionnel de récupération de matériaux de combustible nucléaire à partir de combustible épuisé est décrit comme suit.
Premièrement, le combustible épuisé est dissous dans de l'acide nitrique. U et Pu sont récupérés à partir de la solution de dissolution par un procédé de retraitement humide typiquement exemplifié par le procédé Purex. Ensuite, les AM sont récupérés à partir d'un liquide résiduel (déchets liquides hautement actifs) à partir duquel U et Pu ont été séparés, par un procédé d'extraction par solvant.
It peut être considéré qu'un tel procédé conventionnel est caractérisé en ce que chacun de U, Pu, et AM peut être récupéré. Par conséquent, par mélange des matériaux de combustible nucléaire à un rapport arbitraire, il est possible de préparer un combustible ayant une composition requise pour un réacteur nucléaire ou un accélérateur supposé être utilisé. Cela signifie que le procédé conventionnel tel. que décrit ci-dessus présente un avantage en ce qu'un combustible d'une composition arbitraire peut être produit.
Liste des références bibliographiques
Littérature de brevet
PTL 1 : JP H09-80194 A
Littérature non-brevet
NPL 1 : Modolo et al., Progress in Nuclear Energy 72 (2014) 107-114.
Résumé de l'invention
Problème technique d'extraction par solvant, une solution dans laquelle un ligand est dissous dans un solvant organique (appelé solution solution aqueuse dans laquelle des AM sont dissous pour complexer le ligand avec les AM afin de déplacer les AM vers le côté de la phase organique. En tant que ligand utilisé pour récupérer des AM, la 6,6'-bis(5,5,8,8-tétraméthyl-5,6,7,8tétrahydro-benzo-1,2,4-triazin~3-yl)-2,2'-bipyridine (appelée ci-après « BTBP ») , qui est un ligand donneur d'azote est développée. Lorsque BTBP est utilisé en tant que ligand, la réaction entre des AM et le ligand est représenté par la formule chimique suivante (1).
MA3+ + 3NO3~ + 2BTBP -» AM (NO3) 3 (BTBP) 2 ...Formule chimique
Étant donné que BTBP possède sélectivement la propriété de former un complexe avec des AM trivalents, lorsque des AM sont récupérés par extraction par solvant à partir d'une solution dans laquelle des AM et d'autres éléments tels que des déchets liquides hautement actifs générés dans le retraitement de combustible épuisé sont dissous, les AM peuvent être sélectivement récupérés en utilisant BTBP. Un élément lanthanoïde (Ln) devient souvent un cation trivalent en solution. De plus, Am et Cm dans les AM sont dissous avec le même cation trivalent. Il est considéré que la séparation des AM et Ln est difficile parce que les formes dissoutes sont similaires comme décrit ci-dessus. Pour cette raison, BTBP est ciblé parce qu'il présente un pouvoir de séparation élevé des AM et des Ln.
Ces dernières années, BTBP ayant la phénanthroline dans sa structure en tant que ligand donneur d'azote a été développé. L'un d'entre eux est la 2,9-bis(5,5,8,8 tétraméthyl-5,6,7,8-tétrahydro-benzo-l,2,4-triazin-3-yl)1,10-phénanthroline (appelée ci-après « BTPhen »). De manière similaire à BTBP, BTPhen est également décrit comme présentant un pouvoir de séparation élevé des AM et des Ln.
L'inventeur de la présente invention étudie l'extraction par solvant en utilisant un composé hautement soluble par addition d'un substituant à BTPhen. À titre d'exemple, la
2,9-bis(5,5,8,8-tétraméthyl-5,6,7,8tétrahydro-benzo-1,2,4-triazin-3~yl)-S-tert-butyl-l,10phénanthroline a été développée, et son comportement d'extraction a été évalué.
Cependant, à la suite d'un essai utilisant BTPhen et des composés comportant BTPhen hautement solubilisé (appelés collectivement ci-après « BTPhen
») pour mesurer un rapport de d i s t r ibu. t i on d'Am et
Eu avec des concentrations de
BTPhe mmol/1, le rappor de distribution ci' Am est de
450 ou
Présentement., rapport de d' ru est d'environ
Am est utilise tant qu'élément représentât!
des AM, et en tant qu'élément des
Présentement, le rapport de distribution est défini comme étant une division de la concentration d'un élément cible dans une phase organique lorsque l'extraction par solvant équilibrée par la concentration d'un élément cible dans est une phase aqueuse, également lorsque l'extraction par solvant est équilibrée. Le rapport de distribution est un indice 20 pour déterminer quelle quantité de l'élément est extraite dans la phase organique. Il doit être noté qu'Am est utilisé en tant qui élément représentatif d'AM.
Selon cet essai, il a été confirmé que les BTPhen présentent un rapport de distribution d'AM élevé et une 25 performance de récupération d'AM élevée.
Pour transférer les AM récupérés vers une étape de production de combustible, il est nécessaire de récupérer les AM récupérés dans la phase organique à nouveau dans la phase aqueuse (cette opération est appelée « contreextraction »). Étant donné que la phase aqueuse pour contre-extraire des AM, un procédé utilisant la phase aqueuse dans laquelle un acide carboxylique est dissous est étudié (NPL 1). Dans le procédé d'extraction par solvant utilisant un ligand donneur d'azote (comprenant des BTPhen), des AM peuvent être récupérés dans la phase aqueuse par ce procédé de contre-extraction en utilisant cet acide carboxylique.
L'inventeur de la présente invention a considéré que, pour récupérer des AM par le procédé d'extraction par solvant, l'échelle du processus d'extraction par solvant devrait être réduite afin de réduire les coûts de construction et de fonctionnement d'équipement. À cet effet, l'inventeur a étudié un procédé pour miniaturiser l'équipement pour l'étape de contre-extraction.
Un objet de la présente invention est l'amélioration du taux de récupération d'actinides mineurs dans l'étape de contre-extraction et la réduction de l'échelle de l'équipement de récupération d'actinides mineurs global.
Solution au problème
Le procédé de séparation d'actinides mineurs selon la présente invention est un procédé de séparation et de récupération d'actinides mineurs à partir d'une solution contenant les actinides mineurs par extraction par solvant. Ensuite, le procédé de séparation d'actinides mineurs comprend une étape d'extraction pour extraire .les actinides mineurs dans une phase organique constituée d'une solution d'extraction qui est une solution dans laquelle un ligand est dissous dans un solvant organique par mise en contact de la phase organique avec une première phase aqueuse contenant une solution aqueuse contenant les actinides mineurs, une étape de lavage de déplacement des actinides mineurs contenus dans la phase organique obtenue dans l'étape d'extraction vers un liquide de lavage par mise en contact de la phase organique avec le liquide de lavage, et une étape de contre-extraction d'extraction, dans une solution de contre-extraction, des actinides mineurs contenus dans une solution d'extraction contenant des actinides mineurs qui est la phase organique obtenue dans l'étape de lavage par mise en contact de la solution d'extraction contenant des actinides mineurs avec la solution de contre-extraction. Le procédé présente en outre les caractéristiques suivantes.
(1) Entre .l'étape de lavage et l'étape de contreextraction, une étape d'élimination d'acide de déplacement de l'acide contenu dans une solution d'extraction contenant des actinides mineurs vers une deuxième phase aqueuse d'eau ou de solution aqueuse alcaline par mise en contact de la solution ci' extraction contenant des actinides mineurs avec la deuxième phase aqueuse est en outre incluse.
(2) Une étape d'ajout de la solution aqueuse alcaline à la solution de contre-extraction est en outre incluse.
Effets avantageux de l'invention
Selon la présente invention, il est possible d'améliorer le taux de récupération d'actinides mineurs dans une étape de contre-extraction et de miniaturiser un équipement, de récupération d'actinides mineurs.
Brève description des dessins [FIG. 1] La figure 1 est un organigramme d'un procédé de séparation d'actinides mineurs selon un premier mode de réalisation.
[FIG. 2] La figure 2 est un diagramme de configuration schématique d'un appareil utilisé pour séparer des actinides mineurs selon le premier mode de réalisation.
[FIG. 3] La figure 3 est un graphique des résultats d'un essai de contre-extraction d'actinides mineurs à partir d'une phase organique.
[FIG. 4] La figure 4 est un diagramme de configuration schématique d'un appareil utilisé pour
séparer des actinides mineurs selon un deuxième mode de
réalisation.
[FIG. 5 ] La figure 5 est un diagr amme de
configuration schématique d'un appareil utilisé pour séparer des actinides mineurs selon un troisième mode de réalisation.
Description de modes de réalisation
1/inventeur de la présente invention a conduit un essai de contre-extraction d'AM récupérés dans une phase organique dans une phase aqueuse par un procédé d'extraction par solvant en utilisant un ligand donneur d'azote. À la suite de l'essai, l'inventeur a découvert que l'efficacité de contre-extraction par distribution (rapport de distribution) est fortement améliorée par répétition de l'opération de contre-extraction. Le rapport de distribution dans l'étape de contre-extraction a été évalué par le rapport de la concentration de l'élément dans la phase aqueuse à la concentration de l'élément dans la phase organique à l'équilibre. Dans le processus d'étude de la raison pour laquelle l'efficacité de contre-extraction est améliorée, il a été découvert que le pH de la phase aqueuse dans la première opération de contre-extraction est inférieur à la valeur définie initiale, et le pH retourne à la valeur définie initiale par répétition de l'opération de contre-extraction. Étant donné qu'un solvant organique a une propriété de dissolution d'acide nitrique à un certain 5 degré, il est considéré que le pH de la phase aqueuse a diminué en raison du fait que l'acide nitrique transféré vers la phase organique pendant l'extraction par solvant
d'AM est retourné vers la phase aqueuse au moment de la
contre-extraction.
10 L'essai a mi s en évidence qu' il existe une
corrélation entre le pH de la phase aqueuse et 1'efficacité
de la contre-extraction d'AM. Incidemment t, il est
concevable que le taux de récupération d'AM ait diminué
dans la première opération de contre-extraction en raison du fait qu'il est attendu qu'un acide carboxylique ne se sépare pas aisément à un pH faible, et lorsque la proportion d'un acide carboxylique séparé dans la phase aqueuse diminue, le taux de récupération d'AM au moment de la contre-extraction diminue également. Bien que l'acide nitrique ait été exemplifié ci-dessus, étant donné que la séparation d'un acide carboxylique pour contre-extraction est affectée par le pH, il est concevable que, même lorsque d'autres acides tels que l'acide chlorhydrique sont utilisés en tant qu'acide, le taux de récupération d'AM est amélioré par répétition de l'opération de contre-extraction.
Sur la base des observations ci-dessus, l'inventeur de la présente invention a développé un procédé pour récupérer des AM, dans lequel une étape d'élimination d'acide à partir d'une phase organique est conduite dans un 5 étage avant la contre-extraction d'AM récupérés dans la phase organique dans la phase aqueuse par un procédé d'extraction par solvant.
Des modes de réalisation sont décrits ci-dessous.
[Premier mode de réalisation]
Le premier mode de réalisation est décrit ci-après en référence aux figures 1, 2 et 3.
La figure 1 est un organigramme d'un exemple d'un procédé pour séparer des AM à partir d'un combustible épuisé.
Comme décrit sur la figure 1, le combustible épuisé évacué depuis une centrale nucléaire est une solution d'AM (déchets liquides hautement actifs) par l'intermédiaire d'une étape de dissolution S101 et d'une étape de récupération d'U-Pu S102. Ensuite, dans une étape de récupération d'AM S103, les AM solubles sont déplacés vers une solution d'extraction par mise en contact de la solution d'AM avec la solution d'extraction. De plus, par mise en contact de la solution d'extraction avec un liquide de lavage, une solution d'extraction contenant des AM est obtenue. À cet effet, le liquide restant dont la .12 concentration en AM est diminuée est un déchet liquide. L'étape de récupération d'AM S103 comprend une étape d'extraction correspondant à un étage d'extraction 21 illustré sur la figure 2 décrit ci-après et une étape de lavage correspondant à un étage de lavage 22.
Dans une étape d'élimination d'acide S104, la solution d'extraction contenant des AM est mise en contact avec de l'eau, de sorte que l'acide soit extrait vers le côté aqueux et séparé sous forme d'acide épuisé.
La solution d'extraction contenant des AM dont le pH est augmenté par élimination d'acide est mise en contact avec une solution de contre-extraction dans une étape de contre-extraction S105, de sorte qu'une solution aqueuse à partir de laquelle des AM sont récupérés (AM récupérés) et une solution d'extraction régénérée soient obtenues. La solution d'extraction régénérée peut être utilisée à nouveau dans l'étape de récupération d'AM S103. Les AM récupérés sont utilisés, par exemple, en tant que matière première de combustible nucléaire après l'élimination d'un solvant et extraction sous la forme d'un solide.
Cela est décrit de façon plus détaillée ci-dessous.
Le combustible épuisé évacué depuis une centrale nucléaire est stocké dans un tube de gainage. Pour cette raison, le combustible épuisé est récupéré à partir du combustible épuisé séparé du matériau de revêtement par cisaillement et décapage, et dissous dans de l'acide nitrique ayant une concentration de plusieurs mol/1 dans l'étape de dissolution S101. Ensuite, dans l'étape de récupération d'U-Pu S102, U et Pu sont récupérés à partir de cette solution d'acide nitrique par le procédé Purex. Ensuite, la solution d'AM contenant des JIM reste en tant que liquide résiduel.
Dans l'étape de récupération d'AM S103, les AM sont récupérés à partir de la solution d'AM par un procédé d'extraction par solvant en utilisant une solution d'extraction. En outre, les impuretés accompagnant les AM sont éliminées en utilisant un liquide de lavage. En conséquence, à partir de l'étape de récupération d'AM S103, la solution d'extraction contenant des AM et des déchets liquides est générée.
Présentement, la solution d'extraction est une solution d'un ligand donneur d'azote dissous dans un solvant organique. En tant que solvant organique, l'octanol, le dodécane, la cyclohexanone, le phosphate de tributyle, et un solvant mixte contenant au moins l'un de ces solvants organiques peuvent être utilisés. En tant que ligand, les BTPhen décrits ci-dessus (ligand donneur d'azote) sont utilisés. Le liquide de lavage est une solution aqueuse diluée d'acide nitrique. Étant donné que les déchets liquides contiennent PF, ceux-ci sont solidifiés et éliminés, par exemple.
La solution d'extraction contenant des .AM est mise en contact avec de l'eau dans l'étape d'élimination d'acide S104 et ensuite, mise en contact avec la solution de contre-extraction dans l'étape de contre-extraction S105. En conséquence, à partir de l'étape d'élimination d'acide S104, l'eau à partir de laquelle l'acide a été éliminé (acide usagé) est évacuée, et à partir de l'étape de contre-extraction S105, une solution aqueuse depuis laquelle les AM ont été récupérés (AM récupérés) et une solution d'extraction à partir de laquelle les AM ont été régénérés (solution d'extraction régénérée) sont obtenues.
La solution d'extraction régénérée peut être utilisée à nouveau dans l'étape de récupération d'AM S103. Les AM récupérés sont utilisés en tant que matière première de combustible nucléaire après avoir été convertis en solide. Il doit être noté que la solution de contre-extraction est une solution aqueuse dans laquelle un acide carboxylique est dissous dans de l'eau.
En tant qu'acide carboxylique, par exemple, glycolique, l'acide oxalique, l'acide citrique,
1'acide
1'acide éthylènediaminetétraacétique ou
1'acide diéthylènetriaminepentaacétique peut être utilisé.
Lorsque ces acides carboxyliques sont placés dans de l'eau, le pH de la solution aqueuse diminue, et progressivement l'acide carboxylique devient insoluble. Par conséquent, lorsqu'un acide carboxylique est dissous à une concentration élevée, un alcali est ajouté à la solution aqueuse pour permettre la dissolution de l'acide carboxylique. À ce moment., le pH de la solution aqueuse (solution de contre-extraction) est ajusté de façon à être dans la plage d'approximativement 3 à / .
En résuiné, lorsque le pH de la solution de contreextraction est inférieur à 3, il devient difficile de dissoudre l'acide carboxylique et, par conséquent, il est souhaitable d'ajuster le pH à 3 ou plus. D'autre part, lorsque le pH dépasse 7, la précipitation des AM contenus dans la solution d'extraction contenant des AM peut se produire lorsque la solution de contre-extraction est mise en contact avec la solution d'extraction contenant des AM. Afin d'éviter cela, il est souhaitable d'ajuster le pH de la solution de contre-extraction à 7 ou moins. La limite supérieure du pH est également étayée par la valeur calculée sur la base d'un diagramme de Pourbaix. Du point de vue de l'inhibition de la précipitation des AM, il est plus souhaitable d'amener le pH vers le côté sûr, et dans un tel cas, le pH est ajusté à 4 ou moins.
La figure 2 est un diagramme de configuration schématique d'un appareil utilisé pour séparer des AM selon le présent mode de réalisation.
L'appareil illustré sur la figure 2 est un appareil d'extraction d'un procédé d'extraction à contre-courant à étages multiples. Cet appareil indique une configuration d'appareil spécifique correspondant à l'étape de séparation 5 de la figure 1.
Comme décrit sur la figure 2, l'appareil est pourvu de l'étage d'extraction 21 pour extraire des AM, de l'étage de lavage 22 pour éliminer les impuretés accompagnant les
AM, d'un étage d'élimination d'acide 23 pour récupérer l'acide nitrique dans une phase organique dans une phase aqueuse, et d'un étage de contre-extraction 24 pour contreextraire les AM dans la phase organique dans la phase aqueuse. La présente invention diffère de l'exemple connu (NPL 1) dans la configuration des installations en ce 15 qu'elle comprend l'étage d'élimination d'acide 23.
Présentement, l'étage d'élimination d'acide 23 de la figure 2 correspond à l'étape d'élimination d'acide S104 de la figure ,1. De plus, l'étage de contre-extraction 24 sur la figure 2 correspond à l'étape de contre-extraction S105 20 sur la figure 1.
Sur la figure 2, le liquide s'écoulant dans chaque étage amène la phase organique s'écoulant depuis la gauche en contact avec la phase aqueuse s'écoulant depuis la droite en tant que flux opposé, échange les composants l'un 25 avec l'autre, et s'écoule dans la direction opposée.
La solution d' extraction est distribuée depuis la gauche de l'étage d'extraction 21 et envoyée à l'étage de lavage 22. D'autre part, le liquide de lavage est distribué depuis la droite de l'étage de lavage 22 et envoyé à 5 l'étage d'extraction 21. La solution d'AM est distribuée depuis la droite de l'étage d'extraction 21. À ce moment, le liquide de lavage s'écoulant hors de l'étage de lavage 22 est également distribué vers l'étage d'extraction 21 depuis la droite. En conséquence, dans l'étage d'extraction 10 21, la phase organique (solution d'extraction) et la phase aqueuse (solution d'AM et liquide de lavage) circulent dans des directions opposées et viennent en contact l'une avec l'autre. Présentement, la phase aqueuse dans l'étage d'extraction 21 est appelée « première phase aqueuse ».
Les AM contenus dans la solution d'AM sont transférés vers l'étage d'extraction 21, lavage
22, et s'écoulent depuis l'étage de lavage 22 sous orme d'une solution d'extraction contenant des AM.
Les éléments d'impureté la solution d'AM pas ransférés vers la ohase
1'étage d'extraction 21 mais sont directement évacués en tant que déchets liquides depuis l'étage d'extraction 21.
Même si
1'élément d'impureté est légèrement transféré depuis la phase organique dans l'étage d'extraction 21, l'élément d'impureté est à nouveau récupéré par le liquide de lavage dans l'étage de lavage 22 De cette manière, il est possible d'éviter que l'élément d'impureté soit transféré autant que possible vers la 5 solution d'extraction contenant des AM.
Étant donné que la solution d'AM et le liquide de lavage sont des solutions d'acide nitrique, l'acide nitrique est transféré vers la phase organique à un certain degré dans l'étage d'extraction 21 et l'étage de lavage 22.
Pour cette raison, la solution d'extraction contenant des AM contient de l'acide nitrique mais celui-ci est à une concentration faible.
Dans l'étage d'élimination d'acide 23, la solution d'extraction contenant des AM (phase organique) et l'eau 15 (phase aqueuse) circulent dans des directions opposées et viennent en contact l'une avec l'autre. Dans ce processus, la majeure partie de l'acide nitrique contenu dans la solution d'extraction contenant des AM est transférée vers l'eau. L'eau contenant de l'acide nitrique est évacuée 20 depuis l'étage d'élimination d'acide 23 sous forme de déchets acides. Présentement, la phase aqueuse dans l'étage d'élimination d'acide 23 est appelée « deuxième phase aqueuse ».
La solution d'extraction contenant des AM à partir de 25 laquelle l'acide nitrique a été éliminé est envoyée à l'étage de contre-extraction 24. Ensuite, la solution d'extraction contenant des AM vient en contact avec la solution de contre-extraction distribuée depuis la direction opposée. Dans ce processus, la majeure partie des 5 AM contenus dans la solution d'extraction contenant des AM est transférée vers la solution de contre-extraction (phase aqueuse). De cette manière, les AM (AM récupérés) dissous dans la phase aqueuse sont récupérés à partir de l'étage de contre-extraction 24. La solution d'extraction contenant 10 des AM à partir de laquelle les AM ont été éliminés devient une solution d'extraction régénérée et est réutilisée dans l'étage d'extraction 21.
Les effets du présent mode de réalisation sont décrits ci-après.
La figure 3 est un exemple d'un résultat d'un essai de contre-extraction d'AM à partir d'une phase organique en utilisant une solution aqueuse d'acide diéthylènetriaminepentaacétique (acide carboxylique) ajustée à pH 4 en tant que solution de contre-extraction.
BTPhen est utilisé en tant que ligand pour extraire des AM, et la concentration de ligand de la phase organique est définie à 40 mM.
Dans cet essai, une fois qu'une phase organique contenant des AM et une solution de contre-extraction sont 25 mélangées et soumises à l'opération de contre-extraction,
la phase organique est récupérée. La phase organique et une
nouvelle solution de contre-extraction sont mélangées et
soumises à la deuxième opération de contre- -extraction. À . ce
moment, le rapport de volume de la phci s θ aqueuse et de la
phase organique est dé fini à 1 : 1.
Comme indiqué dans le graphique supérieur sur la figure, le taux de récupération d'AM est d'environ 10 % dans la première opération de contre-extraction, mais dans la deuxième opération, le taux de récupération d'AM est nettement amélioré à 60 % ou plus.
Lorsque le pH de la phase aqueuse est mesuré pendant l'essai, comme indiqué dans le graphique inférieur sur la figure, le pH est diminué à 3,5 dans la première contreextraction et le pH dans la deuxième contre-extraction est de 4, c'est-à-dire le même que la valeur définie initiale.
À partir des résultats de cet essai, il est observé qu' il existe une corrélation entre le taux de récupération d'AM et le pH de la phase aqueuse. Lorsque le pH diminue, un acide carboxylique devient moins susceptible de se séparer dans l'eau. Pour cette raison, dans la première contre-extraction, la quantité d'acide carboxylique séparée par la diminution du pH diminue. En conséquence, il est considéré que les AM et l'acide carboxylique sont moins susceptibles de former un complexe, et l'efficacité de récupération des AM dans l'opération de contre-extraction est réduite.
À partir des résultats ci-dessus, il est possible d'augmenter l'efficacité de récupération d'AM au moment de la contre-extraction par séparation de l'acide nitrique à partir de la phase organique à l'avance avant la contreextraction comme décrit sur les figures 1 et 2.
Les résultats de l'examen de l'effet quantitatif du présent mode de réalisation sont décrits ci-après.
Comme décrit dans le graphique supérieur sur la figure 3, lorsque l'acide, nitrique n'est pas éliminé, le taux de récupération d'AM par étage de contre-extraction est de seulement 10 %. Pour cette raison, lorsque la plupart des AM dans la phase organique (en supposant 90 % cette fois) est récupérée dans la phase aqueuse par contreextraction, dans un procédé, le volume de la phase aqueuse au moment de la contre-extraction est amené à être plus élevé que le volume de la phase organique.
Le rapport de distribution (proportion de la concentration en AM de la phase aqueuse à la concentration en AM de la phase organique à l'état d'équilibre) dans le cas où le taux de récupération d'AM est 10 % correspond à 0,1. Par conséquent, si le volume de la phase aqueuse est 90 fois le volume de la phase organique, le taux de récupération d'AM est (90 x 0,1/(90 x 0,1 + 1) x 100 - 90 % Si le volume de la phase organique est désigné par X, le volume total de solution à manipuler sera X + 90X ~ 91X.
D'autre part, en éliminant l’acide nitrique de la phase organique au préalable dans l’étape d’élimination d'acide, le taux de récupération d'AM par étage de contreextraction est de 65 % (le rapport de distribution est de 1,86) . Dans ce cas, si le volume de la phase aqueuse est 5 fois le volume de la phase organique, le taux de récupération d'AM est (5 x 1,86/(5 x 1,86 + 1) x 100 » 90 % Si le volume de la phase organique est désigné par X comme précédemment, le volume total de la solution manipulé dans l'étape de contre-extraction est X + 5X = 6X. De plus, étant donné que la phase organique est mise en contact avec une quantité égale de la phase aqueuse dans l'étape
d'élimination d'acide, le volume de la solution manipulé
dans l'étape d'élimination d’acide est 2X.
C'est-à-dire que, selon le présent mode de
réalisation, le volume de la solution à manipuler pour récupérer des AM dans la phase aqueuse peut être réduit de 91X to 8X (environ 1/10). Cela permet de réduire l'échelle de l'équipement pour récupérer des AM dans la phase organique dans la phase aqueuse.
Selon le présent mode de réalisation, dans le procédé de récupération d'actinides mineurs à partir d'une solution contenant les actinides mineurs par extraction par solvant, en séparant l'acide dans la phase organique à l'avance dans l'étage avant la contre-extraction des AM récupérés dans la phase organique dans la phase aqueuse, il est possible d'obtenir l'effet de réduction de l'échelle de l'équipement pour récupérer des AM dans la phase organique dans la phase aqueuse.
[Deuxième mode de réalisation]
La figure 4 est un diagramme de configuration schématique d'un appareil utilisé pour séparer des actinides mineurs selon un deuxième mode de réalisation.
Dans la description faite ci-après, seules les différences par rapport au premier mode de réalisation sont décrites.
Sur la figure 4, dans la configuration illustrée sur la figure 2 selon le premier mode de réalisation, une solution d'ajustement du pH est utilisée au lieu de l'eau, distribuée depuis la droite vers l'étage d'élimination d'acide 23. Sur la figure 4, le signe de référence de l'étage d'élimination d'acide est 123. Une solution (solution aqueuse alcaline) indiquant une alcalinité lorsqu'elle est dissoute dans de l'eau telle que l'ammoniac ou un hydroxyde est utilisée en tant que solution d'ajustement du pH. Présentement, une phase aqueuse dans l'étage d'élimination d'acide 123 est appelée « deuxième phase aqueuse ».
Si le pH de la solution d'ajustement du pH est trop élevé, la précipitation des AM contenus dans une solution d' extraction contenant des AM peut se produire dans le cas où la. solution d' ajustement du pH vient en contact avec la solution d'extraction contenant des AM. Pour éviter cela, le pH de la solution d'ajustement du pH doit être ajusté de façon à ne pas dépasser 7.
De cette manière, l'acide est neutralisé lorsque l'acide est retourné dans la phase aqueuse dans l'étage d'élimination d'acide 123, et l'effet selon lequel l'acide est plus facilement transféré depuis une phase organique vers la phase aqueuse est obtenu.
[Troisième mode de réalisation]
La figure 5 est un diagramme de configuration schématique d'un appareil utilisé pour séparer des actinides mineurs selon un troisième mode de réalisation.
Dans la description faite ci-après, seules les différences par rapport au premier mode de réalisation sont décrites.
Sur la figure 5, dans la configuration illustrée sur la figure 2 selon le premier mode, de réalisation, une solution d'ajustement du pH est ajoutée à une solution de contre-extraction distribuée depuis la droite vers un étage de contre-extraction 124. Sur la figure 5., aucun étage d'élimination d'acide n'est utilisé. Une solution (solution aqueuse alcaline) indiquant une alcalinité lorsqu'elle est
dissoute dans de l'eau telle que l'ammoniac ou un h ydroxyde
est utilisée en tant que solution d'ajustement du pH.
Présentement, une phase aqu euse dans l'étage de contre-
extraction 124 est appelée « deuxième phase aqueuse ».
Dans le présent mode de réalisation, une solution
d'ajustement du pH est ajoutée à une solution de contreextraction immédiatement avant la distribution dans l'étage de contre-extraction 124. Il est caractérisé que la solution d'ajustement du pH est en outre ajoutée à la solution de contre-extraction stockée pour distribution dans l'étage de contre-extraction 124 immédiatement avant distribution.
Lorsque la solution d'ajustement du pH est ajoutée à la solution de contre-extraction, si le pH d'une solution mixte de la solution de contre-extraction et de la solution
d'ajustement du pH devient trop élevé, lorsque la solution
mixte est mise en contact avec la so lution d'extraction
contenant des ΆΜ, les AM contenus dans la solution
d'extraction contenant des AM peuvent précipiter. Afin d'éviter cela, le pH de la solution mixte doit être ajusté de façon à ne pas dépasser 7.
De cette manière, même si l'acide est transféré vers la phase aqueuse dans l'étage de contre-extraction 124, le pH de la phase aqueuse a tendance à ne pas être diminué, et l'effet d'augmentation de l'efficacité de récupération d'AM est obtenu.
Liste des signes de référence
S101 étape de dissolution
S102 étape de récupération d'U-Pu
S1C-3 étape de récupération d'AM
S104 étape d' élimination d' acide
S105 étape de contre-extraction
étage d'extraction étage de lavage
23, 123 étage d'élimination d'acide
24, 124 étage de contre-extraction

Claims (11)

  1. REVENDICATIONS
    Procédé de séparation et de récupération d'actinides les actinides mineurs par extraction par solvant., le procédé de une étape d'extraction configurée pour extraire les actinides mineurs dans une phase organique constituée d'une solution d'extraction qui est une solution, dans laquelle un ligand est dissous dans un solvant organique par mise en contact de la phase organique avec une contenant une solution aqueuse contenant les mineurs une étape de actinides mineurs contenus vers un liquide lavage ; et une étape de contre-extraction configurée pour une solution de contre-extraction, les mineurs contenus dans contenant des actinides mineurs solution d'extraction contenant une
    qui est par mise des actiî , et
    a phase organique en contact de .la la solution de contre-extraction comprenant en outre, entre l'étape de lavage et l'étape de contre-extraction, une étape d'élimination d'acide configurée pour déplacer l'acide contenu dans la solution d'extraction contenant des actinides mineurs vers une deuxième phase aqueuse d'eau ou de solution aqueuse alcaline par mise en contact de la solution d'extraction contenant des actinides mineurs avec la deuxième phase aqueuse.
    [Revendication
  2. 2]
    Procédé de séparation et de récupération d'actinides mineurs à partir d'une solution contenant les actinides mineurs par extraction par solvant, le procédé de séparation d'actinides mineurs comprenant :
    une étape d'extraction configurée pour extraire les actinides mineurs dans une phase organique constituée d'une solution d'extraction qui est une solution dans laquelle un ligand est dissous dans un solvant organique par mise en contact de la phase organique avec une première phase aqueuse contenant une solution aqueuse contenant les actinides mineurs ;
    une étape de lavage configurée pour déplacer les actinides mineurs contenus dans la phase organique obtenue dans l'étape d'extraction vers un liquide de lavage par mise en contact de la phase organique avec le liquide de lavage ; et une étape de contre-extraction configurée pour extraire, dans une deuxième phase aqueuse contenant une solution de contre-extraction, les actinides mineurs contenus dans une solution d'extraction contenant des actinides mineurs qui est la phase organique obtenue dans l'étape de lavage par mise en contact de la solution d'extraction contenant des actinides mineurs avec la deuxième phase aqueuse, et comprenant en outre une étape d'ajout, d'une solution aqueuse alcaline à la deuxième phase aqueuse avant la mise en contact de la deuxième phase aqueuse avec la solution d'extraction contenant des actinides mineurs.
    [Revendication
  3. 3]
    Procédé de séparation d'actinides mineurs selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la solution aqueuse alcaline est une solution aqueuse dans laquelle de l'ammoniac ou un hydroxyde est dissous.
    [Revendication
  4. 4]
    Procédé de séparation d'actinides mineurs selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le pH de la deuxième phase aqueuse est ajusté de façon à être dans une plage de 3 à 7.
    [Revendication 5]
    Procédé de séparation d'actinides mineurs selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le ligand est un ligand donneur d'azote.
    [Revendication 6]
    Procédé de séparation d'actinides mineurs selon la revendication 5, dans lequel le ligand donneur d'azote est
  5. 5 la 2,9-bis(5,5,8,8-tétraméthyl-5,
  6. 6,
  7. 7,
  8. 8-tétrahydro-benzo1,2,4-triazin-3-yl)-1,10-phénanthroline ou la 2,
  9. 9bis(5,5,8,8-tétraméthyl-5,6,7,8-tétrahydro-benzo-l,2,4triazin-3-yl)-5-tert-butyl-l,10-phénanthroline.
    [Revendication 7]
  10. 10 Procédé de séparation d'actinides mineurs selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel la solution de contre-extraction contient un acide carboxylique.
    [Revendication 8]
  11. 15 Procédé de séparation d'actinides mineurs selon la revendication 7, dans lequel l'acide carboxylique est l'acide glycolique, l'acide oxalique, l'acide citrique, l'acide éthylènediaminetétraacétique ou l'acide diéthylènetriaminepentaacétique.
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