RU2184083C2 - Способ очистки урана (vi) от технеция (vii) - Google Patents
Способ очистки урана (vi) от технеция (vii) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2184083C2 RU2184083C2 RU2000122477/12A RU2000122477A RU2184083C2 RU 2184083 C2 RU2184083 C2 RU 2184083C2 RU 2000122477/12 A RU2000122477/12 A RU 2000122477/12A RU 2000122477 A RU2000122477 A RU 2000122477A RU 2184083 C2 RU2184083 C2 RU 2184083C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- uranium
- technetium
- vii
- hydrazine
- molar ratio
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способам переработки урана и его очистке от бета-технеция-99. Технеций (VII) восстанавливают гидразином при мольном отношении [NO3 -]/[U(VI)] в соединении урана менее двух. Затем проводят экстракцию урана (VI) трибутилфосфатом в органическом разбавителе при мольном отношении [NO3 -]/[U(VI)] в соединении урана, равном двум. Технеций остается в водной фазе. Органическую фазу, содержащую уран, промывают азотнокислым раствором, содержащим гидразин или гидразин и уран (IV). Раствор урана, полученный на стадии восстановления технеция (VII), объединяют с отработанным промывным раствором. Результат способа - глубокая очистка урана от технеция. 4 з.п. ф-лы, 3 табл.
Description
Изобретение относится к способам очистки урана (VI) от технеция (VII) и может быть использовано при переработке облученного ядерного топлива во всех технологических процессах, где необходима очистка урана от бета-активного технеция-99, в частности для очистки высокофонового урана.
В процессе переработки возвратного отработанного топлива одной из проблем является очистка урана от технеция-99, поскольку присутствие последнего в регенерированном уране, поступающем в виде гексафторида урана на заводы по разделению изотопов урана, приводит к накоплению его в товарном обогащенном уране. Международный стандарт ограничивает содержание технеция-99 в гексафториде урана величинами
- 0,001 мкг/(г U) или 0,001 ppm в коммерческом природном уране;
- 0,500 мкг/(г U) или 0,5 ppm в регенерированном уране.
- 0,001 мкг/(г U) или 0,001 ppm в коммерческом природном уране;
- 0,500 мкг/(г U) или 0,5 ppm в регенерированном уране.
Проблема экстракционной очистки урана от технеция заключается в том, что технеций в азотнокислых растворах урана находится в семивалентном состоянии, в котором он соэкстрагируется трибутилфосфатом вместе с ураном в виде комплекса
UО2(NО3)2(ТБФ)2+ТсO4 -=UO2NO3ТсO4(ТБФ)2+NО3 -.
UО2(NО3)2(ТБФ)2+ТсO4 -=UO2NO3ТсO4(ТБФ)2+NО3 -.
Известен способ экстракционной очистки урана (VI) от технеция, в котором технеций (VII) в азотнокислом растворе UO2(NО3)2 перед экстракцией трибутилфосфатом в органическом разбавителе восстанавливают гидразином, и восстановленный технеций закомплексовывают щавелевой кислотой, то есть переводят технеций (VII) в неэкстрагируемую форму [Патент США 4528165, МПК С 01 G 43/00; C 01 G 57/00, опубл. 09.07.85]. Недостатком данного способа является введение в раствор щавелевой кислоты. Введение щавелевой кислоты приводит к засолению растворов и снижает степень извлечения урана (VI) трибутилфосфатом.
Известен способ очистки урана от технеция, в котором технеций (VII) в азотнокислом растворе UO2(NО3)2 перед экстракцией восстанавливают гидразином, то есть переводят технеций (VII) в неэкстрагируемую валентную форму [Патент США 4443413, МПК С 01 G 43/00; C 01 G 57/00, опубл. 17.04.84].
Известный способ заключается в следующем. Азотнокислый раствор, содержащий уран (VI), технеций (VII) и (0,01-0,10) моль/л азотной кислоты, обрабатывают гидразином для восстановления технеция (VII) при мольном отношении [NO3 -] /[U(VI)] в соединении урана, равном двум, проводят экстракцию ypaнa (VI) трибутилфосфатом в органическом разбавителе из раствора с восстановленным технецием. При этом восстановленное соединение технеция остается в рафинате.
По технической сущности и достигаемому положительному эффекту этот способ является наиболее близким заявляемому способу. Он и взят нами в качестве прототипа.
Недостатком известного способа является неустойчивость восстановленных форм технеция в азотнокислых растворах урана (VI) при мольном отношении [NO3 -] /[U(VI)] в соединении урана, равном двум. Восстановленный технеций в растворе начинает окисляться до семивалентного состояния, что приводит к его соэкстракции с ураном (VI) и понижает степень очистки урана от технеция.
Задачей изобретения является повышение степени экстракционной очистки урана от технеция-99.
Поставленная задача решается тем, что в предлагаемом способе очистки ypaнa (VI) от технеция (VII), включающем восстановление технеция(VII) гидразином, экстракцию урана (VI) трибутилфосфатом в органическом разбавителе при мольном отношении [NO3 -]/[U(VI)] в соединении урана, равном двум, промывку экстракта и реэкстракцию уранa (VI), восстановление технеция (VI) проводят в растворе урана (VI) при мольном отношении [NO3 -]/[U(VI)] в соединении урана менее двух.
Восстановление технеция (VII) проводят в присутствии урана (IV).
Экстракт урана (VI) промывают азотнокислым раствором, содержащим восстановитель.
В качестве восстановителя в промывном растворе используют гидразин или гидразин и уран (IV).
Раствор ypaнa (VI), полученный на стадии восстановления технеция (VII), объединяют с отработанным промывным раствором.
В растворах урана (VI) при мольном отношении [NO3 -]/[U(VI)] в соединении урана менее двух, то есть в условиях дефицита азотной кислоты, восстановление технеция (VII) проходит значительно полнее, и восстановленные валентные формы технеция в процессе выдержки растворов устойчивы, что позволяет получать более глубокую экстракционную очистку ypaнa (VI) от технеция.
Растворы урана (VI) с мольным отношением [NO3 -/[U(VI)] в соединении урана менее двух можно получить при расходе азотной кислоты меньше стехиометрически необходимого для образования UО2(NО3)2, например в процессе растворения оксидов урана или диураната натрия по реакциям
2UО3+2НNО3=U2O5(NО3)2+H2O,
Na2U2O7+4НNО3=U2O5(NO3)2+2H2O+2NаNО3
с образованием U2O5(NО3)2, в котором мольное отношение [NO3 -]/[U(VI)] равно единице или
нейтрализацией карбонатом натрия или натриевой щелочью уранилнитрата. В последнем случае процесс получения растворов с дефицитом азотной кислоты по отношению к UO2(NО3)2 описывается уравнениями
2UО2(NO3)2+2NaOH=U2O5(NO3)2+2NаNО3+H2O
U2O5(NO3)2+UO2(NО3)2+2NaOH=U3O8(NO3)2+2NаNО3+H2O
с образованием U3O8(NO3)2, в котором мольное отношение [NO3 -]/[U(VI)] равно 0,667.
2UО3+2НNО3=U2O5(NО3)2+H2O,
Na2U2O7+4НNО3=U2O5(NO3)2+2H2O+2NаNО3
с образованием U2O5(NО3)2, в котором мольное отношение [NO3 -]/[U(VI)] равно единице или
нейтрализацией карбонатом натрия или натриевой щелочью уранилнитрата. В последнем случае процесс получения растворов с дефицитом азотной кислоты по отношению к UO2(NО3)2 описывается уравнениями
2UО2(NO3)2+2NaOH=U2O5(NO3)2+2NаNО3+H2O
U2O5(NO3)2+UO2(NО3)2+2NaOH=U3O8(NO3)2+2NаNО3+H2O
с образованием U3O8(NO3)2, в котором мольное отношение [NO3 -]/[U(VI)] равно 0,667.
Примеры осуществления способа
Пример 1
Исследовалось поведение технеция (VII) в процессе его восстановления в водных растворах, которые были получены растворением трехокиси урана, содержащей технеций, в растворах азотной кислоты при заданном мольном отношении [NO3 -]/[U(VI)] в соединении урана (VI) в пределах от 2,0 (концентрация азотной кислоты в полученном растворе, как и в прототипе, была равна 0,10 моль/л) до 1,71 (дефицит азотной кислоты составил 0,58 моль/л). Концентрация урана (VI) в полученных растворах была равна 2,00 моль/л, технеция-99, находящегося в семивалентном состоянии, была равна 0,46•10-3 моль/(кг U).
Пример 1
Исследовалось поведение технеция (VII) в процессе его восстановления в водных растворах, которые были получены растворением трехокиси урана, содержащей технеций, в растворах азотной кислоты при заданном мольном отношении [NO3 -]/[U(VI)] в соединении урана (VI) в пределах от 2,0 (концентрация азотной кислоты в полученном растворе, как и в прототипе, была равна 0,10 моль/л) до 1,71 (дефицит азотной кислоты составил 0,58 моль/л). Концентрация урана (VI) в полученных растворах была равна 2,00 моль/л, технеция-99, находящегося в семивалентном состоянии, была равна 0,46•10-3 моль/(кг U).
Восстановление технеция (VII) в растворах осуществляли введением гидразина до концентрации 0,03 моль/л или смеси гидразина и уранa (IV) до концентрации 0,03 моль/л и 0,005 моль/л соответственно.
Восстановление проводили при температуре +25oС.
Через 1, 2 и 4 часа после введения восстановителя в растворах определяли содержание технеция (VII), по которому судили о полноте восстановления и степени устойчивости восстановленных форм технеция.
Полученные результаты, характеризующие влияние мольного отношения [NO3 -] /[U(VI)] в соединении урана на поведение технеция во времени, представлены в таблице 1.
Как видно из данных таблицы 1, при мольном отношении [NO3 -]/[U(VI)] в соединении урана менее двух (опыты 2-6) восстановление технеция (VII) гидразином происходит более полно и восстановленные формы технеция более устойчивы, чем в опыте 1.
Из данных таблицы 1 следует, что восстановление технеция (VII) одновременно гидразином и четырехвалентным ураном приводит к более полному восстановлению технеция (VII) (опыты 7-12). При этом, как и в случае восстановления технеция (VII) одним гидразином, восстановление технеция (VII) одновременно гидразином и ураном (VII) в азотнокислых растворах ypaнa (VI) с мольным отношением [NO3 -]/[U(VI)] в соединении урана, равном двум, не позволяет получать устойчивые восстановленные формы технеция (опыт 7), тогда как в условиях дефицита азотной кислоты восстановленные формы технеция вполне устойчивы (опыты 8-12).
Пример 2
В примере сопоставлены экспериментально полученные коэффициенты очистки урана (VI) от технеция-99, достигаемые в экстракционной технологии по известному способу, взятому в качестве прототипа, и по заявляемому способу.
В примере сопоставлены экспериментально полученные коэффициенты очистки урана (VI) от технеция-99, достигаемые в экстракционной технологии по известному способу, взятому в качестве прототипа, и по заявляемому способу.
Были приготовлены четыре исходных раствора урана, содержащих технеций (VII), со следующим мольным отношением [NO3 -]/[U(VI)] в соединении урана
- в опыте 1, равном 2,0;
- в опытах 2, 3, и 4, равном 1,95.
- в опыте 1, равном 2,0;
- в опытах 2, 3, и 4, равном 1,95.
В опытах 1, 2 и 3 растворы готовились растворением трехокиси урана в растворе азотной кислоты: в опыте 1 расход азотной кислоты был больше стехиометрически необходимого для образования UO2(NО3)2, а в опытах 2 и 3 он был меньше. В полученных растворах концентрация урана (VI) была равна 2,0 моль/л, а технеция-99, находящегося в семивалентном состоянии, была равна 0,13•10-3 моль/(кг U).
В опыте 4 исходный раствор был получен нейтрализацией азотной кислоты в упаренном реэкстракте первого экстракционного цикла Пурекс-процесса состава
[U(VI)]=2,12 моль/л; [Tc(VII)]=0,13•10-3 моль/(кгU); [НNО3]=0,73 моль/л
раствором натриевой щелочи до мольного отношения [NO3 -]/[U(VI)] в соединении урана, равного 1,95. Полученный раствор имел состав
[U(VI)] = 2,0 моль/л; [Tc(VII)] = 0,13•10-3 моль/(кг U); [NаNО3]=0,79 моль/л.
[U(VI)]=2,12 моль/л; [Tc(VII)]=0,13•10-3 моль/(кгU); [НNО3]=0,73 моль/л
раствором натриевой щелочи до мольного отношения [NO3 -]/[U(VI)] в соединении урана, равного 1,95. Полученный раствор имел состав
[U(VI)] = 2,0 моль/л; [Tc(VII)] = 0,13•10-3 моль/(кг U); [NаNО3]=0,79 моль/л.
В исходные растворы ввели восстановители, а именно:
- в опытах 1 и 2 гидразин до концентрации 0,03 моль/л;
- в опыте 3 гидразин и уран (IV) до концентраций 0,03 и 0,0015 моль/л соответственно;
- в опыте 4 гидразин и уран (IV) до концентраций 0,015 и 0,0015 моль/л соответственно.
- в опытах 1 и 2 гидразин до концентрации 0,03 моль/л;
- в опыте 3 гидразин и уран (IV) до концентраций 0,03 и 0,0015 моль/л соответственно;
- в опыте 4 гидразин и уран (IV) до концентраций 0,015 и 0,0015 моль/л соответственно.
Полученные растворы выдерживали в течение 4 часов при температуре +25oС. В опытах 2, 3 и 4 экстракционную очистку урана от технеция провели при отношении [NO3 -] /[U(VI)] в соединении урана, равном двум. Отношение доводили объединением исходных растворов со стадии восстановления с отработанными промывными азотнокислыми растворами.
В опыте 1 экстракционную очистку урана от технеция также осуществляли при отношении [NO3 -]/[U(VI)] в соединении урана, равном двум. Однако отношение, как и в прототипе, было равно двум еще на стадии восстановления. Поэтому раствор со стадии восстановления не объединяли с отработанным промывным раствором.
Экстракционную очистку ypaнa (VI) от технеция проводили методом противоточной экстракции на трех экстракционных ступенях 30%-ным раствором ТБФ в органическом разбавителе при соотношении фаз экстрагента и водного раствора во всех опытах, равном O:В=4,6:1. Полученные экстракты промывали промывными растворами на двух промывных ступенях при соотношении фаз O:В=10:1.
Отработанные промывные растворы используют для доведения мольного отношения [NO3 -] /[U(VI)] в соединении урана в растворах, полученных на стадии восстановления технеция, до требуемого значения на стадии экстракции (равного двум).
Состав промывных растворов приведен в таблице 2.
Из промытых экстрактов реэкстрагировали ypaн (VI) и получали целевой регенерированный уран.
Коэффициенты очистки урана (VI) от технеция, полученные в процессе экстракции ypaнa (VI), приведены в таблице 3.
Из данных таблицы 3 следует, что коэффициенты очистки урана от технеция-99 в (50-300) раз больше при экстракции из растворов (опыты 2, 3 и 4), в которых восстановление технеция (VI) прошло в условиях дефицита азотной кислоты, по сравнению с экстракцией из раствора в опыте 1, в котором восстановление технеция (VII) прошло при мольном отношении [NO3 -]/[U(VI)] в соединении урана, равном двум (условие прототипа).
Заявленный способ обеспечивает более глубокую очистку урана от технеция-99 в сравнении с прототипом, что позволит сократить количество экстракционных переделов по очистке урана от технеция-99 для достижения требуемого содержания технеция-99 в регенерированном уране.
Claims (5)
1. Способ очистки урана (VI) от технеция (VII), включающий восстановление технеция (VII) гидразином, экстракцию урана (VI) трибутилфосфатом в органическом разбавителе при мольном отношении [NO3 -] /[U(VI)] в соединении урана, равном двум, промывку экстракта и реэкстракцию урана (VI), отличающийся тем, что восстановление технеция (VII) проводят в растворе урана (VI) при мольном отношении [NO3 -] /[U(VI)] в соединении урана менее двух.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что восстановление технеция (VII) проводят в присутствии урана (IV).
3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что экстракт урана (VI) промывают азотнокислым раствором, содержащим восстановитель.
4. Способ по пп. 1-3, отличающийся тем, что в качестве восстановителя в промывном растворе используют гидразин или гидразин и уран (IV).
5. Способ по пп. 1-4, отличающийся тем, что раствор урана (VI), полученный на стадии восстановления технеция (VII), объединяют с отработанным промывным раствором.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000122477/12A RU2184083C2 (ru) | 2000-08-25 | 2000-08-25 | Способ очистки урана (vi) от технеция (vii) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000122477/12A RU2184083C2 (ru) | 2000-08-25 | 2000-08-25 | Способ очистки урана (vi) от технеция (vii) |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2184083C2 true RU2184083C2 (ru) | 2002-06-27 |
| RU2000122477A RU2000122477A (ru) | 2002-10-20 |
Family
ID=20239571
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2000122477/12A RU2184083C2 (ru) | 2000-08-25 | 2000-08-25 | Способ очистки урана (vi) от технеция (vii) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2184083C2 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2767931C1 (ru) * | 2021-04-12 | 2022-03-22 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Способ экстракционной очистки экстракта урана от технеция |
-
2000
- 2000-08-25 RU RU2000122477/12A patent/RU2184083C2/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2767931C1 (ru) * | 2021-04-12 | 2022-03-22 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Способ экстракционной очистки экстракта урана от технеция |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2537952C2 (ru) | Улучшенный способ переработки отработанного ядерного топлива | |
| RU2558332C9 (ru) | Способ переработки отработанного ядерного топлива, не требующий восстановительной реэкстракции плутония | |
| JP2002257980A (ja) | 使用済原子燃料の再処理方法 | |
| DE2638802A1 (de) | Extraktionsverfahren zur aktinidengewinnung und -trennung | |
| US4169880A (en) | Method of treating nitric effluents | |
| US3808320A (en) | Method for reprocessing radioactive materials | |
| JPS60187897A (ja) | 核燃料の処理方法 | |
| RU2184083C2 (ru) | Способ очистки урана (vi) от технеция (vii) | |
| US2951740A (en) | Processing of neutron-irradiated uranium | |
| US4443413A (en) | Separation of uranium from technetium in recovery of spent nuclear fuel | |
| US2882124A (en) | Solvent extraction process for plutonium | |
| Hughes et al. | The isolation of thorium from monazite by solvent extraction. Part I | |
| US2937925A (en) | Solvent extraction process for uranium from chloride solutions | |
| CN111863300B (zh) | 一种purex流程污溶剂中保留钚的洗脱方法 | |
| US5112581A (en) | Method of separating uranium and plutonium from mixed solution containing uranium and plutonium | |
| JPS63198897A (ja) | ジルコニウムとウラン又はプルトニウムのごとき１種類以上の別の金属と共に有機溶媒中に存在するテクネチウムを分離すべく、特に照射済核燃料の再処理に使用し得る方法 | |
| Mukhachev et al. | Physical and chemical foundations of the technology for obtaining uranium oxides | |
| RU2012075C1 (ru) | Способ переработки облученного топлива аэс | |
| US6444182B1 (en) | Nuclear fuel reprocessing using hydrophilic substituted hydroxylamines | |
| RU2454740C1 (ru) | Способ выведения нептуния при фракционировании долгоживущих радионуклидов | |
| RU2373155C2 (ru) | Способ экстракционной очистки регенерированного урана | |
| RU2768010C1 (ru) | Способ очистки концентратов урана от гадолиния | |
| Shishkin et al. | On the possibility of extractive fractionation of REEs and TPUs from weakly acid raffinate produced of irradiated fuel elements with a mixture of ChCD and D2EHPA in polar solvent | |
| JPS631245B2 (ru) | ||
| US4744960A (en) | Process for the separation of rare earths and uranium of a UF4 concentrate and for putting them into useful form |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060826 |