KR20230011956A - 우라늄 및 그의 붕괴 생성물로부터 토륨을 분리하기 위한 방법 및 시스템 - Google Patents
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Abstract
우라늄 및 그의 붕괴 생성물로부터 토륨을 분리하기 위한 방법 및 시스템(300)이 제공된다. 본 방법은 토륨 및 우라늄을 포함한 핵 연료 공급원료(102)를 제1 산(104, 204)과 조합하여 제1 용액을 형성하는 단계를 포함한다. 제1 용액은 토륨 또는 우라늄에 대해 선택적인 이온 교환 수지(308)와 접촉한다. 토륨 또는 우라늄은, 토륨 또는 우라늄을 이온 교환 수지(308)에 결합시켜 제1 용액으로부터 적어도 부분적으로 제거됨으로써, 제2 용액(106, 206)을 형성한다. 제2 용액(106, 206)을 옥살산과 조합하여 제2 용액으로부터 우라늄 또는 토륨을 침전시켜 침전물(110, 210)을 형성한다. 침전물(110, 210)은 제2 용액(106, 206)으로부터 분리된다.
Description
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 "우라늄 및 그의 붕괴 생성물로부터 토륨을 분리하기 위한 방법 및 시스템"이라는 명칭으로 2020년 5월 18일에 출원된 미국 특허 가출원 제16/877,156호의 이익을 주장하며, 그 내용은 전체가 참조로서 본원에 포함된다.
원자력 발전소는 시간이 지남에 따라 분해될 수 있는 핵 연료를 사용한다. 사용된 핵 연료는 일반적으로 일부 국가에서 까다로운 물질로 간주되어 취급 시 특별한 주의를 필요로 할 수 있다. 또한, 사용된 핵 연료를 새로운 핵 연료로 재활용하거나 사용된 핵 연료를 폐기하는 것은 비용이 많이 들 수 있다. 이들 비용은, 의료용으로 사용되는 연료에 일부 방사성 동위원소를 사용함으로써, 다소 상쇄될 수 있다. 의료용으로 분리하는 것은, 특히 매우 낮은 농도 및 매우 적은 양으로 존재할 수 있는 귀중한 방사성 동위원소의 높은 분리 인자 및 양호한 회수율을 필요로 한다. 사용된 핵 연료의 보관, 수송 및/또는 재활용과 의료용 동위원소 생성과 연관되어 어려움이 있다.
본 개시는 우라늄 및 그의 붕괴 생성물로부터 토륨을 분리하는 방법을 제공한다. 본 방법은, 토륨 및 우라늄을 포함하는 핵 연료 공급원료를 제1 산과 조합하여 제1 용액을 형성하는 단계를 포함한다. 다양한 예시에서, 핵 연료 공급원료는 다른 구성 요소, 예를 들어 플루토늄, 다르게 생성된 초우라늄 원소, 예컨대 아메리슘, 퀴륨, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 제1 용액은 토륨 또는 우라늄에 대해 선택적인 이온 교환 수지와 접촉한다. 토륨 또는 우라늄은, 토륨 또는 우라늄을 이온 교환 수지에 결합시키고 제1 용액으로부터 적어도 부분적으로 제거됨으로써, 제2 용액을 형성한다. 제2 용액을 옥살산과 조합하여 제2 용액으로부터 우라늄 또는 토륨을 침전시켜 침전물을 형성한다. 다양한 예시에서, 토륨 또는 우라늄은 이온 교환 수지로부터 용리된 다음, 옥살산과 조합되어 우라늄 또는 토륨을 침전시켜 침전물을 형성할 수 있다. 침전물을 제2 용액으로부터 분리한다.
본 개시는 또한 우라늄 및 그의 붕괴 생성물로부터 토륨을 분리하는 시스템을 제공한다. 시스템은 추출 용기 및 분리 용기를 포함한다. 추출 용기는 추출 유입구, 토륨 또는 우라늄에 대해 선택적인 이온 교환 수지, 및 추출 유출구를 포함한다. 추출 유입구는 토륨 및 우라늄을 포함한 핵 연료 공급연료와 제1 산을 수용하도록 구성된다. 추출 용기는 핵 연료 공급원료 및 제1 산으로부터 제1 용액을 형성하도록 구성된다. 추출 용기는 제1 용액을 이온 교환 수지와 접촉시켜 제2 용액을 형성하도록 구성된다. 추출 유출구는 제2 용액을 추출 용기 밖으로 수송하도록 구성된다. 분리 용기는 분리 유입구 및 분리 유출구를 포함한다. 분리 유입구는 추출 유출구와 유체 연통하며, 제2 용액 및 옥살산을 수용하도록 구성된다. 분리 용기는 제2 용액과 옥살산을 조합하도록 구성되어 우라늄 및 토륨을 제2 용액에 침전시켜 침전물을 형성한다.
본 명세서에 설명된 발명은 본 발명의 내용에 요약된 실시예에 한정되지 않는 것으로 이해된다. 다양한 다른 양태가 본원에 설명되고 예시된다.
실시예의 특징 및 이점, 및 이를 달성하는 방법이 더욱 명백해질 것이고, 실시예는 첨부된 도면과 함께 취해진 실시예의 다음의 설명을 참조함으로써 더 잘 이해될 것이다.
도 1은 본 개시에 따른 우라늄에 대해 선택적인 이온 교환 수지를 사용하여 우라늄 및 그의 붕괴 생성물로부터 토륨을 분리하는 방법을 나타내는 개략적인 공정도이다.
도 2는 본 개시에 따른 토륨에 대해 선택적인 이온 교환 수지를 사용하여 우라늄 및 그의 붕괴 생성물로부터 토륨을 분리하는 방법을 나타내는 개략적인 공정도이다.
도 3은 본 개시에 따른 우라늄 및 이의 붕괴 생성물로부터 토륨을 분리하기 위한 시스템의 개략도이다.
상응하는 참조 숫자는 여러 도면 전체에 걸쳐 상응하는 부분을 나타낸다. 본원에 기재된 예시는 특정 예시를 하나의 형태로 예시하며, 이러한 예시는 임의의 방식으로 본 발명의 범주를 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
도 1은 본 개시에 따른 우라늄에 대해 선택적인 이온 교환 수지를 사용하여 우라늄 및 그의 붕괴 생성물로부터 토륨을 분리하는 방법을 나타내는 개략적인 공정도이다.
도 2는 본 개시에 따른 토륨에 대해 선택적인 이온 교환 수지를 사용하여 우라늄 및 그의 붕괴 생성물로부터 토륨을 분리하는 방법을 나타내는 개략적인 공정도이다.
도 3은 본 개시에 따른 우라늄 및 이의 붕괴 생성물로부터 토륨을 분리하기 위한 시스템의 개략도이다.
상응하는 참조 숫자는 여러 도면 전체에 걸쳐 상응하는 부분을 나타낸다. 본원에 기재된 예시는 특정 예시를 하나의 형태로 예시하며, 이러한 예시는 임의의 방식으로 본 발명의 범주를 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
본 개시의 소정의 예시적인 양태는 이제 본원에 개시된 조성물, 기능, 제조, 그리고 조성물 및 방법의 사용의 원리에 대한 전반적인 이해를 제공하도록 설명될 것이다. 이들 양태의 예시(들)이 첨부 도면에 나타나 있다. 당업자는, 본원에 구체적으로 설명되고 첨부 도면에 나타낸 조성물, 물품, 및 방법이 비제한적인 예시적 양태이며, 본 발명의 다양한 예시의 범주가 청구범위에 의해서만 정의된다는 것을 이해할 것이다. 하나의 예시적인 양태와 관련하여 나타내거나 설명된 특징부는 다른 양태의 특징부와 조합될 수 있다. 이러한 수정 및 변형은 본 발명의 범주 내에 포함되는 것으로 의도된다.
명세서 전반에 걸쳐 "다양한 예시", "일부 예시", "하나의 예", "일례" 등은 예시와 연관하여 설명된 특정 특징부, 구조 또는 특징이 예시에 포함된다는 것을 의미한다. 따라서, 본 명세서 전반에 걸쳐 "다양한 예시", "일부 예시에서", "일례에서", "일례로" 등의 문구가 존재하는 것은 반드시 동일한 예시를 지칭하는 것은 아니다. 또한, 특정 특징부, 구조 또는 특징은 하나 이상의 예시에서 임의의 적절한 방식으로 조합될 수 있다. 따라서, 하나의 예시와 관련하여 나타내거나 설명된 특정 특징부, 구조, 또는 특성은, 제한 없이 다른 예시 또는 기타 예시의 특징부, 구조, 또는 특성과 전체적으로 또는 부분적으로 조합될 수 있다. 이러한 수정 및 변형은 본 예시의 범주 내에 포함되는 것으로 의도된다.
사용된 핵 연료는 전형적으로 신규 핵 연료로만 재활용되거나 최종 폐기를 위해 유리화된다. 재활용하는 동안, 일반적으로 우라늄은 원하는 생성물이며, 토륨은 폐기물 스트림으로 간주된다. 그러나, 본 발명자는, 토륨-233U 핵 연료 사이클로부터 사용된 핵 연료로부터 이들 귀중한 동위원소를 추출하기 위한 효과적인 기술이 개발될 경우에 토륨-233U 핵 연료 사이클이 의료계에 관심 동위원소를 제공할 가능성이 있다고 믿는다. 본 발명자는, 전력 생성 외부에서 토륨-233U 연료 사이클의 용도를 확장할 수 있다는 것이, 원자력 클레임에서 토륨-233U 연료 사이클 사용에 대한 향상된 이점을 제공한다고 믿는다. 따라서, 본 개시는 우라늄 및 그의 붕괴 생성물로부터 토륨을 분리하는 방법 및 시스템을 제공한다. 본 개시에 따른 방법 및 시스템은 의료계 또는 다른 산업에 의해 사용될 수 있는 고순도 의료 등급 토륨 생성물을 제공할 수 있다. 다양한 예시에서, 본 개시에 따른 방법 및 시스템은 의료계 또는 다른 산업에 의해 사용될 수 있는 고순도 의료 등급 우라늄 생성물을 제공할 수 있다.
본 개시는 우라늄 및 그의 붕괴 생성물로부터 토륨을 분리하는 방법을 제공한다. 본 방법은, 토륨 및 우라늄 그리고 그의 붕괴 생성물을 포함하는 핵 연료 공급원료를 제1 산과 조합하여 제1 용액을 형성하는 단계를 포함한다. 제1 용액은 토륨 또는 우라늄에 대해 선택적인 이온 교환 수지와 접촉할 수 있다. 수지에 대한 선택도가 더 높은 이온은 이온 교환 수지에 우선적으로 흡착될 수 있는 반면, 더 낮은 선택 종은 이온 교환 수지를 통과할 수 있어서, 원소 종을 서로 분리한다. 예를 들어, 토륨 또는 우라늄은, 토륨 또는 우라늄을 이온 교환 수지에 결합시키고 제1 용액으로부터 적어도 부분적으로 제거됨으로써, 제2 용액을 형성할 수 있다. 다양한 예시에서, 제2 용액은 우라늄 또는 토륨의 회수율을 개선하기 위해 추가 이온 교환 수지에 추가로 노출되도록 재활용될 수 있다. 일단 충분히 회수가 달성되면, 제2 용액은 옥살산과 조합되어 원하는 종, 우라늄 또는 토륨을 침전시킬 수 있다. 다양한 예시에서, 제2 용액이 액티나이드 및/또는 붕괴 생성물 불순물을 함유하는 경우, 트리부틸 포스페이트(TBP) 및 선택적으로 탄화수소를 포함하는 이차 용액을, 액티나이드 및/또는 붕괴 생성물 불순물을 용해시킬 수 있는 제2 용액에 도입할 수 있다. 그 후, 묽은 질산을 제2 용액과 이차 용액의 혼합물에 도입할 수 있는데, 이는 (예를 들어, 다른 액티나이드 및/또는 붕괴 생성물 불순물에 비해) 옥살산에 노출되기 전에 혼합물로부터 토륨을 우선적으로 제거할 수 있다. 이차 용액의 사용 여부와 상관없이, 침전물은 제2 용액으로부터 분리될 수 있다. 침전물은 다양한 생성물로 처리될 수 있다.
다양한 예시에서, 토륨 또는 우라늄은 이온 교환 수지로부터 용리된 다음, 옥살산과 조합되어 우라늄 또는 토륨을 침전시켜 침전물을 형성할 수 있다. 침전물은 다양한 생성물로 처리될 수 있다. 다양한 예시에서, 이온 교환 수지로부터 용리된 용액이 액티나이드 또는 붕괴 생성물 불순물을 함유하는 경우, 트리부틸 포스페이트(TBP)를 포함하는 이차 용액을, 액티나이드 및/또는 붕괴 생성물 불순물을 용해시킬 수 있는 용리 용액에 도입할 수 있다. 그 후, 묽은 질산을 용리된 용액과 이차 용액의 혼합물에 도입할 수 있는데, 이는 옥살산에 노출되기 전에 혼합물로부터 토륨을 우선적으로 제거할 수 있다.
이온 교환 수지는 용해에 사용된 산 용액 및 수지의 조성에 따라 토륨(예, 토륨(IV)) 또는 우라늄(예, 우라늄(VI))에 대해 선택적일 수 있다. 이온 교환 수지를 이용하는 액티나이드의 분리는, S. Maischak 및 J. Fachinger가 2001년 2월 25일-3월 1일 아리조나 투싼 WM'01 컨퍼런스에서의 "방사성 폐기물로부터 액티나이드를 분리하기 위한 고상 추출"에 설명되어 있고, 이는 참조로서 본원에 포함된다. 예를 들어, 이온 교환 수지 및 산 조합은 우라늄에 대해 선택적일 수 있다(예, 토륨(IV)보다 우라늄(VI)과의 결합에 대해 더 큰 친화도를 포함함). 우라늄에 대해 선택적일 수 있는 이온 교환 수지는, 디아밀 아밀포스포네이트, 예컨대 미국 일리노이주 다리엔 EIChroM사로부터 이용 가능한 UTEVA 수지를 포함할 수 있다. UTEVA 수지는 "UTEVA 수지"라는 명칭의 1997년 6월 공개된 EIChroM 아이디어 뉴스레터 제4권, 제2호 발행물에 설명되어 있으며, 이는 참조로서 본원에 포함된다. 디아밀 아밀포스포네이트는 액티나이드 원소와의 니트라토 복합체를 형성할 수 있다. 우라늄에 대해 선택적일 수 있는 이온 교환 수지는, 예컨대 프랑스의 TRISKEM 인터내셔널로부터 이용 가능한 TEVA 수지와 같은 사원계 암모늄 염을 포함할 수 있다. TEVA 수지는, "https://www.triskem-international.com/scripts/files/5c5855b887c4f4.2 3796223/PS_TEVA-Resin_EN_160927.pdf"에서 TRISKEM 인터내셔널에 의해 TEVA 수지 명칭의 제품 시트에 설명되어 있으며, 이는 참조로서 본원에 포함된다.
도 1의 공정 개략도에 나타낸 바와 같이, 우라늄에 대해 선택적일 수 있는 이온 교환 수지를 사용하여, 우라늄 및 그의 붕괴 생성물로부터 토륨을 분리하기 위한 방법이 제공된다. 나타낸 바와 같이, 토륨 및 우라늄을 포함한 핵 연료 공급원료가 제공(102)되고, 염산을 포함한 제1 산이 제공(104)된다. 다양한 예시에서, 핵 연료 공급원료는 또한 플루토늄, 플루토늄의 붕괴 생성물, 우라늄의 붕괴 생성물, 또는 이들의 조합을 포함할 수도 있다. 일부 예시에서, 핵 연료 공급원료는 생성된 초우라늄 원소, 예컨대 아메리슘, 퀴륨, 또는 이들의 조합, 핵분열 생성물, 및 기타 붕괴 생성물을 포함할 수 있다. 다양한 예시에서, 원자 수가 95 이상인 핵 연료 공급원료에 존재하는 원소의 양을 제한하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 핵 연료 공급원료에 존재하는 아메리슘의 양을 제한하는 것이 바람직할 수 있다. 특정 예시에서, 핵 연료 공급원료는 핵 연료 공급원료를 제1 산과 조합하기 이전에 초기 액티나이드 분리(예를 들어, 이온 교환 공정, 용매 교환 공정)를 통해 처리될 수 있다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 핵 연료 공급원료는 제1 산과 조합되어 제1 용액을 형성할 수 있다. 제1 용액은 이온 교환 수지와 접촉하여 우라늄을 이온 교환 수지에 결합시킴으로써 제1 용액으로부터 우라늄을 적어도 부분적으로 제거하고, 이에 의해 제1 용액과 비교하면 감소된 우라늄 함량으로 제2 용액을 형성(106)할 수 있다. 제1 용액 내 염산의 농도는 우라늄의 이온 교환 수지에 대한 결합을 향상시키고/향상시키거나 토륨의 이온 교환 수지에 대한 결합을 최소화하기에 충분한 레벨(예, 2 내지 10 몰의 범위)로 유지될 수 있다.
제2 용액은 옥살산과 조합되어 제2 용액으로부터 토륨을 침전시켜 토륨을 포함한 침전물(예, 산성 용액에서 감소된 용해도를 포함할 수 있는 토륨 옥살레이트)을 형성(110)할 수 있다. 우라늄 및/또는 토륨의 침전은 S.K. Tiwari 등이 2015년 10월 12~15일, 인도, 뭄바이 International Thorium Energy Conference(ThEC 2015)에서의 "AHWR의 MOX 연료에서 U/TH의 공침전에 대한 파라미터 연구"에 따라 진행할 수 있으며, 이는 참조로서 본원에 포함된다. 본 개시의 발명자는 놀랍게도, 이온 교환 수지를 이용하여 우라늄을 먼저 제거한 다음, 제1 용액으로부터 토륨을 침전시키는 것의 조합을 발견하였고, 이는 예상치 못하게 순도 및/또는 토륨 침전물로부터 생성된 생성물의 수율이 향상되는 것을 초래할 수 있다. 다양한 예시에서, 제2 용액 내 염산의 농도는 우라늄의 침전을 제한하기에 충분한 레벨(예, 5 노르말 초과)로 유지될 수 있다. 다양한 다른 예시에서, 제2 용액 내의 토륨은 염으로 전환되고, 제2 용액의 pH를 변경함으로써 제2 용액으로부터 침전되어 용해된 염의 용해도를 감소시킬 수 있다.
옥살산은 제2 용액에 존재하는 토륨에 대해 실질적으로 화학량론적인 비율로 제2 용액에 첨가될 수 있다. 예를 들어, 옥살산은 제2 용액의 0.001 중량% 내지 1 중량%의 범위로 첨가될 수 있다. 다양한 예시에서, 토륨에 대해 실질적으로 화학량론적인 비율로 옥살산을 유지하는 것은, 제2 용액에 존재하는 과량의 옥살산을 제한할 수 있고, 따라서 여과된 용액 내에 옥살산의 존재를 제한할 수 있다. 따라서, 여과된 용액은 핵 연료 공급원료와 조합되도록 공정 내로 다시 재활용(114)될 수 있다. 재활용은 추가적인 토륨, 우라늄, 플루토늄, 또는 용액에 남아 있는 다른 붕괴 생성물을 포획할 수 있다.
토륨 침전물은, 예를 들어 여과된 토륨 물질 및 여과된 용액을 형성하기 위한 여과(112)와 같이, 다양한 공정에 의해 제2 용액으로부터 분리될 수 있다. 여과 공정에서 사용될 수 있는 여과된 토륨 물질 및 선택적으로 무회 여과지는, 예를 들어 산화성 환경에서 가열함으로써(예를 들어, 공기에서 200°C 내지 500°C의 범위로 여과된 토륨 물질을 가열함으로써) 산화(116)될 수 있다. 이산화 토륨은 처리되어 토륨 생성물을 형성(118)할 수 있다.
다양한 예시에서, 이온 교환 수지는 또한 토륨의 일부분에 결합할 수 있다. 결합된 토륨을 제거하기 위해, 이온 교환 수지를 염산으로 세척할 수 있어 110에서 추가 분리용으로 토륨을 우선적으로 용리한다. 우라늄은 산 또는 용매를 이용한 용리에 의해 수지로부터 회수될 수 있거나, 또는 우라늄은 폐기에 적합할 수 있도록 수지에 흡착되고/흡착되거나 고정될 수 있다.
다른 특정 예시에서, 이온 교환 수지는 토륨에 대해 선택적일 수 있다(예를 들어, 우라늄(VI)보다 토륨(IV)과의 결합에 대해 더 큰 친화도를 포함함). 토륨에 대해 선택적일 수 있는 이온 교환 수지는, 예컨대 프랑스의 TRISKEM 인터내셔널로부터 이용 가능한 TEVA 수지와 같은 사원계 암모늄 염을 포함할 수 있다. TEVA 수지는, 제1 산으로서 염산을 사용함으로써 우라늄에 대해 선택적일 수 있거나, 제1 산으로서 질산을 사용함으로써 토륨에 대해 선택적일 수 있다.
도 2의 공정 개략도에 나타낸 바와 같이, 토륨에 대해 선택적일 수 있는 이온 교환 수지를 사용하여, 우라늄 및 그의 붕괴 생성물로부터 토륨을 분리하기 위한 방법이 제공된다. 나타낸 바와 같이, 토륨 및 우라늄을 포함한 핵 연료 공급원료가 제공(102)되고, 질산을 포함한 제1 산이 제공(204)된다. 핵 연료 공급원료는 제1 산과 조합되어 제1 용액을 형성할 수 있다. 제1 용액은 이온 교환 수지와 접촉하여 토륨을 이온 교환 수지에 결합시킴으로써 제1 용액으로부터 토륨을 적어도 부분적으로 제거함으로써, 제1 용액과 비교하면 감소된 토륨 함량으로 제2 용액을 형성(206)할 수 있다. 제1 용액 내 질산의 농도는 토륨의 이온 교환 수지에 대한 결합을 향상시키고/향상시키거나 우라늄의 이온 교환 수지에 대한 결합을 최소화하기에 충분한 레벨(예, 2 내지 6 몰의 범위)로 유지될 수 있다.
제2 용액은 옥살산과 조합되어 제2 용액으로부터 우라늄을 침전시켜 우라늄을 포함한 침전물(예, 우라늄 옥살레이트)을 형성(210)할 수 있다. 본 개시의 발명자는 놀랍게도, 이온 교환 수지를 이용하여 토륨을 먼저 제거한 다음, 제1 용액으로부터 우라늄을 침전시키는 것의 조합을 발견하였고, 이는 예상치 못하게 순도 및/또는 우라늄 침전물로부터 생성된 생성물의 수율이 향상되는 것을 초래할 수 있다. 다양한 예시에서, 제2 용액 내 질산의 농도는 토륨의 침전을 제한하기에 충분한 레벨로 유지될 수 있다.
옥살산은 제2 용액에 존재하는 우라늄에 대해 실질적으로 화학량론적인 비율로 제2 용액에 첨가될 수 있다. 예를 들어, 옥살산은 제2 용액의 0.001 중량% 내지 1 중량%의 범위로 첨가될 수 있다. 다양한 예시에서, 우라늄에 대해 실질적으로 화학량론적인 비율로 옥살산을 유지하는 것은, 제2 용액에 존재하는 과량의 옥살산을 제한할 수 있고, 따라서 여과된 용액 내에 옥살산의 존재를 제한할 수 있다. 따라서, 여과된 용액은 원하는 경우 핵 연료 공급원료와 조합되도록 공정 내로 다시 재활용될 수 있다.
우라늄 침전물은, 예를 들어 여과된 우라늄 물질 및 여과된 용액을 형성하기 위한 여과(212)와 같이, 다양한 공정에 의해 제2 용액으로부터 분리될 수 있다. 여과 공정에서 사용될 수 있는 여과된 우라늄 물질 및 선택적으로 무회 여과지는, 예를 들어 산화성 환경에서 가열함으로써(예를 들어, 공기에서 200°C 내지 500°C의 범위로 여과된 우라늄 물질을 가열함으로써) 산화되어 트리우라늄 옥토옥사이드를 형성(214)할 수 있다. 트리우라늄 옥토옥사이드는 우라늄 생성물을 형성하기 위해 처리(216)될 수 있다.
다양한 예시에서, 이온 교환 수지에 결합된 토륨은 산(예, <5 몰 염산 또는 0.1 몰 이하 질산), 용매, 또는 이들의 조합을 사용하여 용리되어 토륨 및 산을 포함하는 제3 용액을 형성(220)할 수 있다. 그 다음, 제3 용액은 침전(110), 여과(112), 산화(116)를 통해 처리될 수 있고, 전술한 도 1을 참조하여 설명된 바와 같이 생성물로 처리(118)된다. 본 개시의 발명자는 놀랍게도, 이온 교환 수지를 이용하여 토륨을 먼저 제거한 다음, 이온 교환 수지로부터 토륨을 용리하고, 용리된 용액으로부터 토륨을 침전시키는 것의 조합을 발견하였고, 이는 예상치 못하게 순도 및/또는 토륨 침전물로부터 생성된 생성물의 수율이 향상되는 것을 초래할 수 있다.
다양한 예시에서, 제2 용액 또는 제3 용액은 침전(110 또는 210)을 이용하여 분리하기 전에 제2 이온 교환 수지를 이용하여 추가로 정제될 수 있다. 특정 예시에서, 제2 용액 및/또는 제3 용액은 TBP 및 선택적으로 탄화수소(예, 액체 탄화수소)를 포함하는 이차 용액으로 액체-액체 추출을 사용하여 추가로 정제될 수 있고, 그 후에 침전(110 또는 210)을 사용하여 분리하기 이전에 희석된 질산을 도입할 수 있다. 액체 탄화수소는 표준 온도 및 압력에서 액체 상태에 있을 수 있다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 우라늄 및 그의 붕괴 생성물로부터 토륨을 분리하기 위한 시스템(300)이 제공된다. 시스템은 추출 용기(302) 및 분리 용기(310)를 포함한다. 추출 용기(302)는 추출 유입구(304), 토륨 또는 우라늄에 선택적인 이온 교환 수지(308), 및 추출 유출구(306)를 포함할 수 있다. 추출 유입구(304)는 토륨과 우라늄을 포함한 핵 연료 공급원료, 및 제1 산을 수용하도록 구성될 수 있다. 추출 유입구(304)는 단일 포트 또는 다중 포트를 포함할 수 있다. 추출 용기(302)는 핵 연료 공급원료 및 제1 산으로부터 제1 용액을 형성하도록 구성될 수 있다. 추출 용기(302)는 제1 용액을 이온 교환 수지(308)와 접촉시켜 제2 용액을 형성할 수 있다. 추출 유출구(306)는 제2 용액을 추출 용기(302) 밖으로 수송하도록 구성될 수 있다.
분리 용기(310)는 분리 유입구(312 및 314)와 분리 유출구(316)를 포함할 수 있다. 분리 유입구(312)는 추출 유출구(306)와 유체 연통할 수 있다. 분리 유입구(312)는 제2 용액을 수용하도록 구성될 수 있고, 분리 유입구(314)는 옥살산을 수용하도록 구성될 수 있다. 분리 용기(302)는 제2 용액 및 옥살산을 조합하도록 구성되어 제2 용액 내의 우라늄 또는 토륨을 침전시켜 침전물을 형성할 수 있다. 분리 유출구(316)는 침전물 및/또는 제2 용액을 분리 용기(310) 밖으로 수송하도록 구성될 수 있다.
다양한 예시에서, 분리 유출구(316)는 여과 시스템과 유체 연통할 수 있다. 여과 시스템은 여과된 용액을 재활용 라인을 통해 추출 용기(302)에 재활용시키도록 구성될 수 있다. 다른 특정 예시에서, 시스템(300)은 여과 시스템에서 분리된 침전물을 산화시키기 위한 퍼니스를 포함할 수 있다. 일부 예시에서, 시스템(300)은 다른 처리 장비를 포함할 수 있다.
다음의 번호가 매겨진 조항은 본 개시에 따른 다양한 비제한적 구현예 및 양태에 관한 것이다.
1.
우라늄 및 그의 붕괴 생성물로부터 토륨을 분리하기 위한 방법으로서, 상기 방법은,
토륨 및 우라늄을 포함한 핵 연료 공급원료를 제1 산과 조합하여 제1 용액을 형성하는 단계;
토륨 또는 우라늄에 선택적인 이온 교환 수지를 상기 제1 용액과 접촉시키고 상기 토륨 또는 우라늄을 상기 이온 교환 수지에 결합시켜 상기 제1 용액으로부터 상기 토륨 또는 우라늄을 적어도 부분적으로 제거함으로써 제2 용액을 형성하는 단계;
상기 제2 용액을 옥살산과 조합하여 상기 제2 용액으로부터 우라늄 또는 토륨을 침전시켜 침전물을 형성하는 단계; 및
상기 침전물을 상기 제2 용액으로부터 분리하는 단계를 포함하는, 방법.
2.
조항 1에 있어서, 상기 제1 산은 염산이고, 이온 교환 수지는 우라늄에 대해 선택적이며, 상기 침전물은 토륨을 포함하는, 방법.
3.
조항 2에 있어서, 상기 분리 단계는, 상기 제2 용액을 여과해서 여과된 토륨 물질 및 여과된 용액을 형성하는 단계를 포함하는, 방법.
4.
조항 3에 있어서, 상기 여과된 토륨 물질을 산화시켜 이산화토륨을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
5.
조항 4에 있어서, 상기 이산화토륨을 처리하여 토륨 생성물을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
6.
조항 3 내지 5 중 어느 하나에 있어서,
토륨 및 우라늄을 포함한 제2 핵 연료 공급원료를 상기 여과된 용액과 조합하여 제3 용액을 형성하는 단계;
상기 이온 교환 수지를 상기 제3 용액과 접촉시키고 상기 우라늄을 상기 이온 교환 수지에 결합시켜 상기 제3 용액으로부터 상기 우라늄을 적어도 부분적으로 제거함으로써 제4 용액을 형성하는 단계;
상기 제4 용액을 옥살산과 조합하여 상기 제4 용액으로부터 남은 토륨을 침전시켜 제2 침전물을 형성하는 단계; 및
상기 제2 침전물을 상기 제4 용액으로부터 분리하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
7.
조항 1 내지 6 중 어느 하나에 있어서, 상기 제1 산은 질산이고, 상기 이온 교환 수지는 토륨에 대해 선택적인, 방법.
8.
조항 7에 있어서, 상기 분리 단계는, 상기 제2 용액을 여과해서 여과된 우라늄 물질 및 여과된 용액을 형성하는 단계를 포함하는, 방법.
9.
조항 8에 있어서, 상기 여과된 우라늄 물질을 산화시켜 트리우라늄 옥토옥사이드를 형성하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
10.
조항 9에 있어서, 상기 트리우라늄 옥토옥사이드를 처리하여 우라늄 생성물을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
11.
조항 8 내지 10 중 어느 하나에 있어서,
토륨 및 우라늄을 포함한 제2 핵 연료 공급원료를 상기 여과된 용액과 조합하여 제3 용액을 형성하는 단계;
상기 이온 교환 수지를 상기 제3 용액과 접촉시키고 상기 토륨을 상기 이온 교환 수지에 결합시켜 상기 제3 용액으로부터 상기 토륨을 적어도 부분적으로 제거함으로써 제4 용액을 형성하는 단계;
상기 제4 용액을 옥살산과 조합하여 상기 제4 용액으로부터 남은 우라늄을 침전시켜 제2 침전물을 형성하는 단계; 및
상기 제2 침전물을 상기 제4 용액으로부터 분리하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
12.
조항 7 내지 11 중 어느 하나에 있어서, 산, 용매, 또는 이들의 조합을 사용하여 상기 이온 교환 수지로부터 상기 토륨을 용리시켜 상기 토륨과 상기 염산을 포함한 제3 용액을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
13.
조항 12에 있어서, 상기 제3 용액을 여과해서 여과된 토륨 물질 및 제2 여과된 용액을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
14.
조항 13에 있어서, 상기 여과된 토륨 물질을 산화시켜 이산화토륨을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
15.
조항 14에 있어서, 상기 이산화토륨을 처리하여 생성물을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
16.
조항 13 내지 15 중 어느 하나에 있어서, 상기 이온 교환 수지로부터 상기 토륨을 용리하는 단계는 염산을 이용하고, 상기 제2 여과된 용액을 이용하여 상기 이온 교환 수지로부터 상기 토륨을 제2 용리하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
17.
조항 1 내지 16 중 어느 하나에 있어서, 상기 이온 교환 수지는 사원계 암모늄염 또는 디아밀 아밀포스포네이트를 포함하는, 방법.
18.
조항 1 내지 17 중 어느 하나에 있어서, 상기 핵 연료 공급원료는 상기 제1 산과 조합되기 이전에 초기 액티나이드 분리를 통해 처리되는, 방법.
19.
조항 1 내지 18 중 어느 하나에 있어서, 상기 분리 이전에 제2 이온 교환 수지를 사용하여 상기 제2 용액을 정제하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
20.
조항 1 내지 19 중 어느 하나에 있어서, 상기 핵 연료는 플루토늄, 생성된 초우라늄 원소, 핵분열 생성물, 붕괴 생성물, 또는 이들의 조합을 추가로 포함하는, 방법.
21.
조항 1 내지 20 중 어느 하나에 있어서, 트리부틸 포스페이트와 탄화수소를 포함한 이차 용액을 도입하여 액티나이드 생성물 불순물, 붕괴 생성물 불순물, 또는 이들의 조합을 제거하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
22.
우라늄 및 그의 붕괴 생성물로부터 토륨을 분리하기 위한 시스템으로서, 상기 시스템은,
추출 유입구, 토륨 또는 우라늄에 대해 선택적인 이온 교환 수지, 및 추출 유출구를 포함하는 추출 용기(상기 추출 유입구는 토륨과 우라늄을 포함한 핵 연료 공급원료 및 제1 산을 수용하도록 구성되고, 상기 추출 용기는, 상기 핵 연료 공급원료와 상기 제1 산으로부터 제1 용액을 형성하고 상기 제1 용액을 상기 이온 교환 수지와 접촉시켜 제2 용액을 형성하도록 구성되고, 상기 유출구는 상기 제2 용액을 상기 추출 용기 밖으로 수송하도록 구성됨); 및
분리 유입구와 분리 유출구를 포함하는 분리 용기(상기 분리 유입구는 상기 추출 유출구와 유체 연통하고 상기 제2 용액과 옥살산을 수용하도록 구성되고, 상기 분리 용기는 상기 제2 용액과 옥살산을 조합하여 상기 남아 있는 우라늄 또는 토륨을 상기 제2 용액에 침전시켜 침전물을 형성하도록 구성됨)를 포함하는, 시스템.
당업자는 본원에 설명된 방법과 시스템, 및 이에 수반되는 논의가 개념적 명확성을 위한 예시로서 사용되고 다양한 구성의 변형이 고려됨을 인식할 것이다. 결과적으로, 본원에서 사용되는 바와 같이, 제시된 구체적인 예시 및 첨부된 논의는 이들의 보다 일반적인 부류를 대표하도록 의도된다. 일반적으로, 임의의 특정 예시의 사용은 그 부류를 대표하도록 의도되며, 특정 구성 요소 (예, 작동), 장치 및 객체의 비포함은 제한적인 것으로 취해서는 안된다.
개시된 방법 및 시스템을 포함한 본 발명의 조성물, 구조, 제조, 기능 및/또는 작동에 대한 이해를 제공하기 위해 다양한 특징부 및 특성이 본 명세서에 설명된다. 본 명세서에 설명된 본 발명의 다양한 특징부 및 특성은 이러한 특징부 및 특성이 본 명세서에 조합하여 명시적으로 설명되는지 여부와 상관없이 임의의 적절한 방식으로 조합될 수 있음을 이해할 것이다. 발명자와 출원인은 본 명세서에 설명된 발명의 범주 내에 포함되는 그러한 특징부 및 특성의 조합을 명시적으로 의도한다. 이와 같이, 청구범위는 임의의 조합으로, 본 명세서에 명시적으로 또는 본질적으로 설명되거나, 달리 명시적으로 또는 본질적으로 뒷받침되는 임의의 특징부 및 특성을 언급하도록 수정될 수 있다. 또한, 출원인은 종래 기술에 존재할 수 있는 특징부 및 특성이 본 명세서에 명시적으로 설명되지 않더라도, 그러한 특징부 및 특성을 긍정적으로 부인하도록 청구범위를 수정할 권리를 보유한다. 따라서, 이러한 개정은 명세서 또는 청구범위에 새로운 문제를 추가하지 않을 것이며, 서면 설명, 설명의 충분성 및 추가된 문제 요건을 준수할 것이다.
첨부된 청구범위와 관련하여, 당업자는 그 안에 인용된 작동이 일반적으로 임의의 순서로 수행될 수 있음을 이해할 것이다. 또한, 다양한 작동 흐름이 시퀀스(들)로 제시되지만, 다양한 작동은 도시된 것과 다른 순서로 수행될 수 있거나 동시에 수행될 수 있음을 이해해야 한다. 이러한 대체 순서의 예는, 문맥상 달리 명시되지 않는 한, 중첩, 인터리브, 중단, 재정렬, 증분, 준비, 보충, 동시, 역방향, 또는 다른 변형된 순서를 포함할 수 있다. 또한, 문맥상 달리 명시되지 않는 한, "반응하는", "관련된", 또는 다른 과거형 형용사 같은 용어는 일반적으로 이러한 변형을 배제하려는 의도가 아니다.
본 명세서에 설명된 발명(들)은 본 명세서에 기술된 다양한 특징부 및 특성을 포함하거나, 이로 구성되거나, 본질적으로 이로 구성될 수 있다. 용어 "포함하다" (및 "포함한다" 및 "포함하는"과 같은 포함하다의 임의의 형태), "갖다" (및 "갖는다" 및 "갖는"과 같은 갖다의 임의의 형태), "포함하다" (및 "포함한다" 및 "포함하는"과 같은 포함하다의 임의의 형태) 및 "함유하다" (및 "함유한다" 및 "함유하는"과 같은 함유하다의 임의의 형태)는 개방형 연결 동사이다. 따라서, "~를 포함하는", "~를 갖는", "~를 포함한" 또는 "~를 함유한" 방법 또는 시스템은 특징부(들) 및/또는 특징을 갖지만 이들 특징부(들) 및/또는 특징만을 보유하는 것에 제한되지 않는다. 마찬가지로, "~를포함하는", "~를 갖는", "~를 포함한" 또는 "~를 함유한" 조성물, 코팅, 또는 공정 요소는 특징부(들) 및/또는 특징을 갖지만 이들 특징부(들) 및/또는 특징만을 보유하는 것에 제한되지 않고 추가적인 특징부 및/또는 특징을 소유할 수 있다.
청구범위를 포함하여, 본 명세서에 사용된 바와 같은 문법적 관사 "일", "하나" 및 "그 하나"는 달리 명시되지 않는 한 "적어도 하나" 또는 "하나 이상"을 포함하도록 의도된다. 따라서, 관사는 본 명세서에서 관사의 문법적 객체 중 하나 이상(즉, "적어도 하나")을 지칭하기 위해 사용된다. 예로서, "일 성분"은 하나 이상의 성분을 의미하며, 따라서, 가능하게는 하나 이상의 성분이 고려되고, 설명된 조성물, 코팅 및 공정의 구현에 채택되거나 사용될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 일부 경우에 "적어도 하나" 또는 "하나 이상"이라는 용어의 사용은, 용어의 사용 실패가 문법적 관사 "일", "하나" 및 "그 하나"의 개체를 단 하나로 제한하는 해석을 초래하지 않을 것임을 이해할 것이다. 또한, 단수 명사의 사용은 복수를 포함하고, 복수의 명사의 사용은, 용도의 문맥이 달리 요구하지 않는 한, 단수를 포함한다.
본 명세서에서, 달리 명시되지 않는 한, 모든 수치 파라미터는 모든 경우에 "약"이라는 용어에 의해 앞에 놓이고 수정되는 것으로 이해되어야 하며, 여기서 수치 파라미터는 파라미터의 수치 값을 결정하는 데 사용되는 근본적인 측정 기술의 고유한 가변 특성을 갖는다. 적어도, 청구범위의 범주에 대한 균등론의 적용을 제한하려는 시도가 아니면, 본원에 설명된 각각의 수치 파라미터는, 적어도 보고된 유효 자릿수의 수를 고려하여 그리고 통상적인 반올림 기법을 적용하여 해석되어야 한다.
여기에 인용된 임의의 수치 범위는, 인용된 범위에 포함되는 모든 하위 범위를 포함한다. 예를 들어, "1 내지 10"의 범위는 인용된 최소값 1과 인용된 최대값 10 사이의(및 이를 포함하는), 즉 1 이상의 최소값 및 10 이하의 최대값을 갖는 모든 하위 범위를 포함한다. 또한, 본원에 인용된 모든 범위는 인용된 범위의 종점을 포함한다. 예를 들어, "1 내지 10"의 범위는 종점 1 및 10을 포함한다. 본 명세서에 인용된 임의의 최대 수치 제한은 그 안에 포함되는 모든 더 낮은 수치 제한을 포함하도록 의도되고, 본 명세서에 인용된 임의의 최소 수치 제한은 그 안에 포함되는 모든 더 높은 수치 제한을 포함하도록 의도된다. 따라서, 출원인은 청구범위를 포함하여 본 명세서를 수정하여 명시적으로 인용된 범위 내에 포함되는 임의의 하위 범위를 명시적으로 언급할 권리를 보유한다. 이러한 모든 범위는 본 명세서에 본질적으로 설명된다.
본 명세서에 식별된 임의의 특허, 간행물, 또는 다른 문헌은 달리 명시되지 않는 한 그 전체가 본 명세서에 참조로서 포함되지만, 포함된 자료가 본 명세서에 명시적으로 기재된 기존의 설명, 정의, 진술, 도해 또는 다른 개시 자료와 충돌하지 않는 범위 내에서만 포함된다. 이와 같이, 그리고 필요한 정도로, 본 명세서에 설명된 명확한 개시 내용은 참조로 포함된 임의의 상충되는 자료를 대체한다. 본 명세서에 참조로서 포함된다고 언급되지만, 본원에 기재된 기존의 정의, 진술, 또는 다른 개시 자료와 충돌하는 임의의 자료 또는 그것의 일부는 포함된 자료와 기존 개시 자료 간에 충돌이 발생하지 않을 정도로만 포함될 것이다. 출원인은 본 명세서를 수정하여 참조로서 포함된 주제 또는 그 일부를 명시적으로 인용할 권리를 보유한다. 이렇게 포함된 주제를 추가하기 위한 본 명세서의 수정은 서면 설명, 설명의 충분성, 및 추가된 사안 요건을 준수할 것이다.
본 발명의 특정 예가 예시의 목적으로 전술되었지만, 첨부된 청구범위에 정의된 바와 같이 본 발명의 세부 사항의 수많은 변형이 본 발명에서 벗어나지 않고 이루어질 수 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다.
Claims (22)
- 우라늄 및 그의 붕괴 생성물로부터 토륨을 분리하기 위한 방법으로서, 상기 방법은,
토륨 및 우라늄을 포함한 핵 연료 공급원료를 제1 산과 조합하여 제1 용액을 형성하는 단계;
토륨 또는 우라늄에 선택적인 이온 교환 수지를 상기 제1 용액과 접촉시키고 상기 토륨 또는 우라늄을 상기 이온 교환 수지에 결합시켜 상기 제1 용액으로부터 상기 토륨 또는 우라늄을 적어도 부분적으로 제거함으로써 제2 용액을 형성하는 단계;
상기 제2 용액을 옥살산과 조합하여 상기 제2 용액으로부터 우라늄 또는 토륨을 침전시켜 침전물을 형성하는 단계; 및
상기 침전물을 상기 제2 용액으로부터 분리하는 단계를 포함하는, 방법. - 제1항에 있어서, 상기 제1 산은 염산이고, 이온 교환 수지는 우라늄에 대해 선택적이며, 상기 침전물은 토륨을 포함하는, 방법.
- 제2항에 있어서, 상기 분리 단계는, 상기 제2 용액을 여과해서 여과된 토륨 물질 및 여과된 용액을 형성하는 단계를 포함하는, 방법.
- 제3항에 있어서, 상기 여과된 토륨 물질을 산화시켜 이산화토륨을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
- 제4항에 있어서, 상기 이산화토륨을 처리하여 토륨 생성물을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
- 제3항에 있어서,
토륨 및 우라늄을 포함한 제2 핵 연료 공급원료를 상기 여과된 용액과 조합하여 제3 용액을 형성하는 단계;
상기 이온 교환 수지를 상기 제3 용액과 접촉시키고 상기 우라늄을 상기 이온 교환 수지에 결합시켜 상기 제3 용액으로부터 상기 우라늄을 적어도 부분적으로 제거함으로써 제4 용액을 형성하는 단계;
상기 제4 용액을 옥살산과 조합하여 상기 제4 용액으로부터 남은 토륨을 침전시켜 제2 침전물을 형성하는 단계; 및
상기 제2 침전물을 상기 제4 용액으로부터 분리하는 단계를 추가로 포함하는, 방법. - 제1항에 있어서, 상기 제1 산은 질산이고, 상기 이온 교환 수지는 토륨에 대해 선택적인, 방법.
- 제7항에 있어서, 상기 분리 단계는, 상기 제2 용액을 여과해서 여과된 우라늄 물질 및 여과된 용액을 형성하는 단계를 포함하는, 방법.
- 제8항에 있어서, 상기 여과된 우라늄 물질을 산화시켜 트리우라늄 옥토옥사이드를 형성하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
- 제9항에 있어서, 상기 트리우라늄 옥토옥사이드를 처리하여 우라늄 생성물을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
- 제8항에 있어서,
토륨 및 우라늄을 포함한 제2 핵 연료 공급원료를 상기 여과된 용액과 조합하여 제3 용액을 형성하는 단계;
상기 이온 교환 수지를 상기 제3 용액과 접촉시키고 상기 토륨을 상기 이온 교환 수지에 결합시켜 상기 제3 용액으로부터 상기 토륨을 적어도 부분적으로 제거함으로써 제4 용액을 형성하는 단계;
상기 제4 용액을 옥살산과 조합하여 상기 제4 용액으로부터 남은 우라늄을 침전시켜 제2 침전물을 형성하는 단계; 및
상기 제2 침전물을 상기 제4 용액으로부터 분리하는 단계를 추가로 포함하는, 방법. - 제7항에 있어서, 산, 용매, 또는 이들의 조합을 사용하여 상기 이온 교환 수지로부터 상기 토륨을 용리시켜 상기 토륨과 상기 염산을 포함한 제3 용액을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
- 제12항에 있어서, 상기 제3 용액을 여과해서 여과된 토륨 물질 및 제2 여과된 용액을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
- 제13항에 있어서, 상기 여과된 토륨 물질을 산화시켜 이산화토륨을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
- 제14항에 있어서, 상기 이산화토륨을 처리하여 생성물을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
- 제13항에 있어서, 상기 이온 교환 수지로부터 상기 토륨을 용리하는 단계는 염산을 이용하고, 상기 제2 여과된 용액을 이용하여 상기 이온 교환 수지로부터 상기 토륨을 제2 용리하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 이온 교환 수지는 사원계 암모늄염 또는 디아밀 아밀포스포네이트를 포함하는, 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 핵 연료 공급원료는 상기 제1 산과 조합되기 이전에 초기 액티나이드 분리를 통해 처리되는, 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 분리 이전에 제2 이온 교환 수지를 사용하여 상기 제2 용액을 정제하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 핵 연료는 플루토늄, 생성된 초우라늄 원소, 핵분열 생성물, 붕괴 생성물, 또는 이들의 조합을 추가로 포함하는, 방법.
- 제1항에 있어서, 트리부틸 포스페이트와 탄화수소를 포함한 이차 용액을 도입하여 액티나이드 생성물 불순물, 붕괴 생성물 불순물, 또는 이들의 조합을 제거하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
- 우라늄 및 그의 붕괴 생성물로부터 토륨을 분리하기 위한 시스템으로서, 상기 시스템은,
추출 유입구, 토륨 또는 우라늄에 대해 선택적인 이온 교환 수지, 및 추출 유출구를 포함하는 추출 용기(상기 추출 유입구는 토륨과 우라늄을 포함한 핵 연료 공급원료 및 제1 산을 수용하도록 구성되고, 상기 추출 용기는, 상기 핵 연료 공급원료와 상기 제1 산으로부터 제1 용액을 형성하고 상기 제1 용액을 상기 이온 교환 수지와 접촉시켜 제2 용액을 형성하도록 구성되고, 상기 유출구는 상기 제2 용액을 상기 추출 용기 밖으로 수송하도록 구성됨); 및
분리 유입구와 분리 유출구를 포함하는 분리 용기(상기 분리 유입구는 상기 추출 유출구와 유체 연통하고 상기 제2 용액과 옥살산을 수용하도록 구성되고, 상기 분리 용기는 상기 제2 용액과 옥살산을 조합하여 상기 남아 있는 우라늄 또는 토륨을 상기 제2 용액에 침전시켜 침전물을 형성하도록 구성됨)를 포함하는, 시스템.
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