JP5600002B2 - ウラン抽出サイクルにおける、硝酸水相(phaseaqueusenitrique)から得られるウランからの化学元素の分離プロセス - Google Patents
ウラン抽出サイクルにおける、硝酸水相(phaseaqueusenitrique)から得られるウランからの化学元素の分離プロセス Download PDFInfo
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Description
a)第一抽出器(10)において、流量D1の硝酸水相が、水が混ざりにくく抽出剤を含む有機相とは反対方向に流れる、ウラン(VI)の抽出ステップ、
b)第二抽出器(11)において、硝酸水相A2が有機相とは反対方向に流れ、ステップa)後に得られる有機相を硝酸水相A2で洗浄するステップ、
を備え、
第一および第二抽出器が、第一抽出器を流れる硝酸水相が硝酸水相A1およびステップb)後に得られる硝酸水相A2により形成されるように互いに接続され、
化学元素は前記ウラン(VI)の濃度より低い濃度で硝酸水相A1に存在し、前記ウラン(VI)よりも前記抽出剤による抽出性が低く、前記化学元素はステップa)の過程で有機相に蓄積し、
前記プロセスは、前記ステップa)が、前記第一抽出器を流れる硝酸水相の二つの部分への分割を含み、有機相における化学元素の蓄積ピークにおいて、または前記第一抽出器への有機相の入力から前記化学元素の蓄積ピークの間において、一方の部分が、前記第一抽出器から取り出され、他方の部分が、前記第一抽出器内を、有機相とは反対方向に流れ続けること、を特徴とする、ウラン(VI)からの化学元素の分離プロセスにより達成される。
*一方で、ステップa)の間のウランのたいへん高い抽出、および、同様に、第一抽出器を離れる前の有機相のウランの飽和、および、
*他方、ウランの抽出前の上流(有機相の循環方向)に位置する第一抽出器において、1より大きく、好ましくは1よりずっと大きく、第二抽出器において、および、硝酸水相供給付近の第一抽出器の一部分において、1より小さく、好ましくは1よりずっと小さい、化学元素の抽出因子。
−ウランの抽出前の上流に位置する第一抽出器の一部において、第一抽出器における有機相/硝酸水相の流量の3前後の比に対して、2moles/Lより大きい硝酸濃度、
−第二抽出器および供給される硝酸水相付近の第一抽出器の一部において、第二抽出器における有機相/硝酸水相の流量の6前後の比に対して、2moles/L以下の硝酸濃度。
*化学元素に対するウラン(VI)の効果的な汚染除去、またはその逆を可能とする利点、
*ウラン(VI)から抽出不可能な汚染物質に対する化学元素の効果的な汚染除去を可能とする利点、
*化学元素の回収が望まれる場合に、化学元素の凝縮および精製を可能とする利点。
−図1Aは、従来技術の例えばPUREXプロセスの「第二ウランサイクル」の範囲内で、ウランよりも抽出性の低い化学元素に対する硝酸水相中に存在するウラン(VI)の汚染除去を行うために実施することができる抽出サイクルの概略図に対応する。
−図1Bは、従来技術の図1Aに示す抽出サイクル中の、有機相における、ウラン(VI)の濃度[Corg]の曲線(曲線A)と、化学元素の曲線(曲線B)、双方を共にしたこの相の酸性度の曲線(曲線C)を示す。
−図2は、本発明に従うプロセスの第一の好ましい実施形態の例を概略的に示す。
−図3は、本発明に従うプロセスの第二の好ましい実施形態の例を概略的に示す。
*水に混ざりにくく、ウランおよび、より少ない程度で元素Eを抽出できる抽出剤を含む有機相により、硝酸水相A1からウラン(VI)を抽出することを目的とする抽出ステップ、
*前のステップでウラン(VI)とともに抽出された元素Eを有機相から少量分離することを目的とする、硝酸水相(以降、硝酸水相A2)により有機相を洗浄するステップ。
*一端に、有機相の新鮮な流れ、
*他端に、抽出器11において有機相を洗浄するために使用され、硝酸水相A1が付加された硝酸水相A2により形成される水流、
ここで、抽出器11には、以下が供給される。
*一端に、抽出器10においてウランを抽出するために使用された有機相、
*他端に、硝酸水相A2の新鮮な流れ。
*図1Aに示されたものと同等であり、有機相における元素Eの蓄積ピークで、またはこのピークの上流(有機相の循環方向)で、抽出器10における硝酸水相流の一部が取り出されるという相違を有する、第一サイクル、
*下記を含む第二サイクル、
・抽出器10において、第一抽出サイクルで用いられた組成と同じ組成(有機希釈において30% v/vのTBP)の有機相により、硝酸水相の取り出し部分から硝酸水相の取り出し部分に存在するウラン(VI)の抽出を目的とする抽出サイクル、および、
・前のステップにおいて、ウラン(VI)とともに抽出された少量の元素Eを有機相から分離することを目的とし、硝酸水相(以降、硝酸水相A3)、例えば、HNO 3 が2 moles/L以下の酸性の水溶液、により有機相を洗浄するステップ。
*一端に、有機相の新鮮な流れ、
*他端に、抽出器13において有機相を洗浄するために使用され、抽出器10において硝酸水相の取り出し部が付加された硝酸水相A3により形成される硝酸水相の流れ、
ここで、抽出器13には、以下が供給される。
*一端に、抽出器12においてウランを抽出するために使用された有機相、
*他端に、硝酸水相A3の新鮮な流れ。
11 抽出器(第二抽出器)
12 抽出器
13 抽出器
14 バッファータンク
15 カラン
Claims (16)
- ウラン抽出サイクルにおける、硝酸水相A1から開始するウラン(VI)からの化学元素の分離プロセスであって、
a)第一抽出器(10)において、流量D1の硝酸水相が、水が混ざりにくく抽出剤を含む有機相とは反対方向に流れる、ウラン(VI)の抽出ステップ、
b)第二抽出器(11)において、硝酸水相A2が有機相とは反対方向に流れ、ステップa)後に得られる有機相を硝酸水相A2で洗浄するステップ、
を備え、
第一および第二抽出器が、第一抽出器を流れる硝酸水相が硝酸水相A1およびステップb)後に得られる硝酸水相A2により形成されるように互いに接続され、
化学元素は前記ウラン(VI)の濃度より低い濃度で硝酸水相A1に存在し、前記ウラン(VI)よりも前記抽出剤による抽出性が低く、前記化学元素はステップa)の過程で有機相に蓄積し、
前記プロセスは、前記ステップa)が、前記第一抽出器を流れる硝酸水相の二つの部分への分割を含み、有機相における化学元素の蓄積ピークにおいて、または前記第一抽出器への有機相の入力から前記化学元素の蓄積ピークの間において、一方の部分が、前記第一抽出器から取り出され、他方の部分が、前記第一抽出器内を、有機相とは反対方向に流れ続けること、を特徴とする。 - 硝酸水相の取り出された部分の流量D2は、流量D1の一部であり、取り出される際に第一抽出器に流れる硝酸水相における化学元素の濃度と流量D2との積が、第一の抽出器に流入するこの化学元素の流量と等しいこと、を特徴とする請求項1に記載の分離プロセス。
- 硝酸水相の取り出された部分中に存在する化学元素を凝縮および精製するための一つ以上のステップをさらに含むこと、
を特徴とする請求項1または2に記載の分離プロセス。 - ステップa)で使用された組成と同じ組成の有機相により、硝酸水相の取り出された部分に存在するウランを抽出し、この有機相を硝酸水相A3で洗浄するステップd1と組み合わされた、ステップc1を含むこと、
を特徴とする請求項3に記載の分離プロセス。 - ステップc1は、硝酸水相の取り出された部分をステップd1後に得られる硝酸水相A3に付加し、得られた硝酸水相を、有機相とは反対方向に第三抽出器(12)に流すことにより実施されること、
を特徴とする請求項4に記載の分離プロセス。 - ステップc1は、第三抽出器を流れる硝酸水相の一部の取り出し、および第一抽出器への第三抽出器を流れる硝酸水相の残りの部分の返送を含むこと、
を特徴とする請求項5に記載の分離プロセス。 - 安定した固体相上で硝酸水相の取り出された部分に1つ以上のクロマトグラフィを確実に受けさせるステップc2を含むこと、
を特徴とする請求項3に記載の分離プロセス。 - 安定した固体相が、イオン交換樹脂であること、
を特徴とする請求項7に記載の分離プロセス。 - 抽出剤が、有機希釈剤において、30% v/vで使用されるリン酸トリnブチルであること、
を特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の分離プロセス。 - 硝酸水相A1は、4〜6Mのモル濃度を示すこと、
を特徴とする請求項9に記載の分離プロセス。 - 硝酸水相A2は、2M以下のモル濃度を示すこと、
を特徴とする請求項9または10に記載の分離プロセス。 - 前記抽出剤が、有機希釈剤において30% v/vで使用されるリン酸トリnブチルであり、硝酸水相A3は、2M以下のモル濃度を示すこと、
を特徴とする請求項4に記載の分離プロセス。 - 化学元素が、ネプツニウムとトリウム228の中から選択される4価のアクチニドであること、
を特徴とする請求項1〜12のいずれか1項に記載の分離プロセス。 - 請求項1〜13のいずれか1項に記載の分離プロセスの実施を含む、使用済み核燃料の再処理プロセス。
- ウランの精製サイクルを含むPUREXプロセスであって、該ウランの精製サイクルが、請求項1〜12のいずれか1項に記載の分離プロセスの実施を含むことを特徴とする、PUREXプロセス。
- ウラン(VI)から、ネプツニウムとトリウム228の中から選択される4価のアクチニドを分離するために、前記分離プロセスが実施されること、
を特徴とする請求項15に記載のPUREXプロセス。
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