RU2425804C1 - Method of cleaning regenerated uranium - Google Patents

Method of cleaning regenerated uranium Download PDF

Info

Publication number
RU2425804C1
RU2425804C1 RU2010105099/05A RU2010105099A RU2425804C1 RU 2425804 C1 RU2425804 C1 RU 2425804C1 RU 2010105099/05 A RU2010105099/05 A RU 2010105099/05A RU 2010105099 A RU2010105099 A RU 2010105099A RU 2425804 C1 RU2425804 C1 RU 2425804C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
uranium
nitric acid
concentration
stage
saturation
Prior art date
Application number
RU2010105099/05A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Николаевич Круглов (RU)
Сергей Николаевич Круглов
Евгений Александрович Каменев (RU)
Евгений Александрович Каменев
Александр Сергеевич Рябов (RU)
Александр Сергеевич Рябов
Андрей Иванович Сильченко (RU)
Андрей Иванович Сильченко
Татьяна Иннокентьевна Синещёк (RU)
Татьяна Иннокентьевна Синещёк
Геннадий Иванович Степанов (RU)
Геннадий Иванович Степанов
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Сибирский химический комбинат"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Сибирский химический комбинат" filed Critical Открытое акционерное общество "Сибирский химический комбинат"
Priority to RU2010105099/05A priority Critical patent/RU2425804C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2425804C1 publication Critical patent/RU2425804C1/en

Links

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: method of cleaning regenerated uranium from thorium, technetium and neptunium, involves extraction of uranyl nitrate from aqueous nitric acid solution with tributylphosphate in an organic diluent. During multi-step countercurrent extraction at the step for output of the extract, the degree of saturation of the extraction agent with uranium is kept not higher than 92.5% of the limiting saturation and equilibrium concentration of nitrate in the aqueous phase is kept not higher than 0.7 mol/l. Concentration of nitric acid in the first stream of the feed aqueous uranyl nitrate solution, fed at the step for output of the extract, is kept not higher than 0.6 mol/l and saturation of the extraction agent with uranium is kept not higher than 92.5% of the limiting saturation at the third or next step, towards the aqueous phase, when the second feed stream of the aqueous uranyl nitrate solution is being fed.
EFFECT: high degree of purity of uranium.
5 cl, 5 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к способам экстракционной очистки регенерированного урана и может быть использовано в технологических процессах при переработке облученного ядерного топлива, где необходима очистка урана от тория-228, а также от технеция-99, нептуния-237.The invention relates to methods for the extraction purification of regenerated uranium and can be used in technological processes in the processing of irradiated nuclear fuel, where it is necessary to purify uranium from thorium-228, as well as from technetium-99, neptunium-237.

Известно использование комплексообразователей, гетеровольфраматов состава P2W17O6110-, As2W17O6110-, SiW11O398-, GeW11O398- и PW11O397-, для комплексования тория в экстракционном процессе PUREX для снижения коэффициентов распределения тория между органической и водной фазами в способе отделения урана по заявке №2005129985 на выдачу патента РФ, МПК G21C 19/46, опубл. 20.04.2006 [1]. Возможно загрязнение конечного продукта посторонними металлами.It is known to use complexing agents, hetero-tungstates of the composition P 2 W 17 O 61 10- , As 2 W 17 O 61 10- , SiW 11 O 39 8- , GeW 11 O 39 8- and PW 11 O 39 7- , for complexing thorium in extraction PUREX process to reduce the distribution coefficients of thorium between the organic and aqueous phases in the method of separation of uranium according to application No. 2005129985 for the grant of a patent of the Russian Federation, IPC G21C 19/46, publ. 04/20/2006 [1]. Contamination of the final product with foreign metals is possible.

Известен способ очистки регенерированного урана от технеция по патенту РФ №2184083, МПК C01G 43/00, 57/00, опубл. 27.06.2002 [2]. Способ предусматривает восстановление технеция до неэкстрагируемых форм в условиях дефицита кислоты. Способ недостаточно удобен, т.к. без дефицита кислоты требуется быстрое проведение экстракции; при любой задержке происходит частичное окисление восстановленных форм технеция и, как следствие, снижение очистки урана.A known method of purification of regenerated uranium from technetium according to the patent of the Russian Federation No. 2184083, IPC C01G 43/00, 57/00, publ. 06/27/2002 [2]. The method involves the restoration of technetium to non-extractable forms under conditions of acid deficiency. The method is not convenient enough, because without acid deficiency, quick extraction is required; at any delay, partial reduction of the reduced forms of technetium occurs and, as a result, a decrease in the purification of uranium.

Известен способ экстракционной очистки урана от тория 30%-ным трибутилфосфатом (ТБФ) в додекане (M.Germain, D.Gourisse et М.Sougnez, Extraction en milieu nitrigue du thorium, du neptunium, du plutonium, par les solutions de phosphate de tributyle chargees en uranium // J. Inorg. Nucl. Chem., 1970, Vol.32, pp.245-253) [3]. Авторами показано, что в процессе одноступенчатой экстракции при насыщении экстрагента ураном ~92,5% от предельного (предельное составляет 120 г/л) при концентрации азотной кислоты в водном растворе (1,0-4,0) моль/л коэффициент распределения тория равен 0,025. Недостаток способа состоит в сравнительно низкой очистке урана от тория. Способ выбран за прототип.A known method of extraction purification of uranium from thorium with 30% tributyl phosphate (TBP) in dodecane (M.Germain, D. Gourisse et M. Sougnez, Extraction en milieu nitrigue du thorium, du neptunium, du plutonium, par les solutions de phosphate de tributyle chargees en uranium // J. Inorg. Nucl. Chem., 1970, Vol. 32, pp. 245-253) [3]. The authors showed that in the single-stage extraction process with saturation of the extractant with uranium ~ 92.5% of the limit (the limit is 120 g / l) at a concentration of nitric acid in an aqueous solution (1.0-4.0) mol / l, the thorium distribution coefficient is 0.025. The disadvantage of this method is the relatively low purification of uranium from thorium. The method selected for the prototype.

Задачей изобретения является разработка способа, обеспечивающего повышение степени очистки урана от тория, технеция и нептуния.The objective of the invention is to develop a method that improves the degree of purification of uranium from thorium, technetium and neptunium.

Поставленную задачу решают тем, что в способе очистки регенерированного урана от тория, технеция и нептуния, включающем экстракцию уранилнитрата из водного азотнокислого раствора трибутилфосфатом в органическом разбавителе, в процессе многоступенчатой противоточной экстракции на ступени выдачи экстракта поддерживают степень насыщения экстрагента ураном более 92,5% от предельного насыщения экстрагента ураном и равновесную концентрацию азотной кислоты в водной фазе не более 0,7 моль/л при концентрации азотной кислоты в первом потоке питающего водного азотнокислого раствора уранилнитрата, подаваемом на ступень выдачи экстракта, не более 0,6 моль/л и величине насыщения экстрагента ураном более 92,5% от предельного насыщения экстрагента ураном на третьей или последующей по ходу водной фазы ступени при подаче на нее второго потока питающего водного азотнокислого раствора уранилнитрата.The problem is solved in that in a method for purifying regenerated uranium from thorium, technetium and neptunium, including extraction of uranyl nitrate from an aqueous nitric acid solution with tributyl phosphate in an organic diluent, in the process of multi-stage countercurrent extraction, the degree of saturation of the extractant with uranium exceeds 92.5% of the maximum saturation of the extractant with uranium and the equilibrium concentration of nitric acid in the aqueous phase is not more than 0.7 mol / l at a concentration of nitric acid in the first pi stream of an aqueous nitric acid solution of uranyl nitrate supplied to the stage of extracting the extract, not more than 0.6 mol / l and the saturation of the extractant with uranium more than 92.5% of the maximum saturation of the extractant with uranium in the third or subsequent stage of the aqueous phase when a second stream is fed to it feed aqueous nitric acid solution of uranyl nitrate.

Растворы уранилнитрата подают на экстракцию с концентрацией по урану 400÷500 г/л. Концентрация азотной кислоты в первом потоке, подаваемом на ступень выдачи экстракта, меньше концентрации азотной кислоты во втором потоке, подаваемом на третью или последующую ступень. Концентрация азотной кислоты в первом потоке составляет 0,03÷0,04 моль/л, а во втором потоке 0,7÷0,8 моль/л.Uranyl nitrate solutions are fed for extraction with a uranium concentration of 400 ÷ 500 g / l. The concentration of nitric acid in the first stream supplied to the stage of extracting the extract is less than the concentration of nitric acid in the second stream supplied to the third or subsequent stage. The concentration of nitric acid in the first stream is 0.03 ÷ 0.04 mol / L, and in the second stream 0.7 ÷ 0.8 mol / L.

В раствор уранилнитрата вводят уран (IV), стабилизированный гидразином.Hydrazine stabilized uranium (IV) is introduced into the uranyl nitrate solution.

Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.

Проводят противоточную многоступенчатую экстракцию. Питающий раствор урана (водный азотнокислый раствор уранилнитрата) подают двумя потоками: на первую ступень (нумерация ступеней приведена по ходу водной фазы) и на третью или любую последующую ступень (четвертую и т.д.). Увеличение порядкового номера ступени, на которую подают второй поток питающего раствора, ведет к увеличению общего количества ступеней экстракционного блока (приемлемое содержание урана в рафинате обеспечивается длиной экстракционного блока от ступени ввода второго потока питающего раствора до ступени вывода рафината), поэтому целесообразно подавать второй поток не далее, чем на третью ступень. С первой ступени отбирают конечный продукт - экстракт уранилнитрата в трибутилфосфате в органическом разбавителе. На последнюю ступень подают экстрагент - трибутилфосфат в органическом разбавителе, с последней же ступени отбирают рафинат. Для стабилизации технеция и нептуния в четырехвалентном слабоэкстрагируемом состоянии в питающий раствор перед подачей в экстракционный блок либо непосредственно на первую и третью ступени вводят раствор восстановителя.Countercurrent multistage extraction is carried out. The feed solution of uranium (aqueous nitric acid solution of uranyl nitrate) is supplied in two streams: to the first stage (numbering of the steps is given along the aqueous phase) and to the third or any subsequent stage (fourth, etc.). An increase in the sequence number of the stage to which the second feed solution stream is fed leads to an increase in the total number of stages of the extraction unit (an acceptable uranium content in the raffinate is provided by the length of the extraction unit from the input stage of the second feed solution stream to the raffinate output stage), therefore, it is advisable not to feed the second stream further than the third step. From the first stage, the final product is selected - uranyl nitrate extract in tributyl phosphate in an organic diluent. An extractant, tributyl phosphate in an organic diluent, is fed to the last stage, and raffinate is taken from the last stage. To stabilize technetium and neptunium in a tetravalent weakly extractable state, a reducing agent solution is introduced into the feed solution before being fed to the extraction unit or directly to the first and third steps.

Пример 1. Одноступенчатая экстракция (определение равновесных коэффициентов распределения тория).Example 1. Single-stage extraction (determination of equilibrium thorium distribution coefficients).

В опытах подбирали условия для снижения коэффициента распределения тория между органической и водной фазами по сравнению с величиной 0,025, достигнутой в работе [3].In the experiments, conditions were selected to reduce the distribution coefficient of thorium between the organic and aqueous phases compared with the value of 0.025 achieved in [3].

Было приготовлено две серии исходных водных растворов уранилнитрата. В каждой серии растворы имели разную концентрацию азотной кислоты, концентрации урана в опытах первой серии отличались от концентрации урана во второй серии. В опытах из каждого исходного раствора провели экстракцию урана 30%-ным ТБФ в углеводородном разбавителе при соотношении фаз O:B=1:1 и комнатной температуре. В первой серии насыщение экстрагента ураном составило ≈92,6% от предельного, во второй серии ≈94% (в зависимости от концентрации урана в исходных водных растворах).Two series of stock aqueous solutions of uranyl nitrate were prepared. In each series, the solutions had a different concentration of nitric acid; the uranium concentration in the experiments of the first series differed from the concentration of uranium in the second series. In the experiments, uranium was extracted from each initial solution with 30% TBP in a hydrocarbon diluent at a phase ratio of O: B = 1: 1 and room temperature. In the first series, the saturation of the extractant with uranium was ≈92.6% of the limit, in the second series ≈94% (depending on the concentration of uranium in the initial aqueous solutions).

Результаты распределения урана и тория между фазами в зависимости от насыщения экстрагента ураном и равновесной концентрации азотной кислоты в водной фазе представлены в таблице 1.The results of the distribution of uranium and thorium between phases depending on the saturation of the extractant with uranium and the equilibrium concentration of nitric acid in the aqueous phase are presented in table 1.

Таблица 1Table 1 Анализируемый компонентComponent to be analyzed Концентрации компонентовComponent concentration 1one 22 33 Серия №1Series No. 1 [U] экстракт, г/л (насыщение экстрагента ураном, %)[U] extract, g / l (saturation of the extractant with uranium,%) 111,5 (92,9%)111.5 (92.9%) 111,1 (92,6%)111.1 (92.6%) 111,1 (92,6%)111.1 (92.6%) [U] рафинат, г/л[U] raffinate, g / l 361,60361.60 362,10362.10 365,10365,10 [HNO3] рафинат, г/л[HNO 3 ] raffinate, g / l 22,522.5 48,048.0 90,590.5 [Th] экстракт, мг/л[Th] extract, mg / l 1,631,63 2,672.67 2,642.64 [Th] рафинат, мг/л[Th] raffinate, mg / l 95,095.0 100,0100.0 95,095.0 К распр. ThTo distrib. Th 0,01720.0172 0,02440,0244 0,02780,0278 Серия №2Series No. 2 [U] экстракт, г/л (насыщение экстрагента ураном, %)[U] extract, g / l (saturation of the extractant with uranium,%) 113,30 (94,4%)113.30 (94.4%) 113,20 (94,3%)113.20 (94.3%) 112,50 (93,8%)112.50 (93.8%) [U] рафинат, г/л[U] raffinate, g / l 441,70441.70 433,70433.70 447,10447.10 [HNO3] рафинат, г/л[HNO 3 ] raffinate, g / l 19,0019.00 29,0029.00 46,0046.00 [Th] экстракт, мг/л[Th] extract, mg / l 0,990.99 1,051.05 1,951.95 [Th] рафинат, мг/л[Th] raffinate, mg / l 85,0085.00 75,0075.00 80,0080.00 К распр. ThTo distrib. Th 0,01160.0116 0,01400.0140 0,02270,0227

Из таблицы 1 видно, что увеличение коэффициентов распределения тория, т.е. ухудшение очистки урана от тория, происходит с ростом концентрации азотной кислоты в равновесной водной фазе. При концентрации азотной кислоты в серии №1, не превышающей 48 г/л (или 0,76 моль/л) при насыщении экстрагента ураном 92,6% от предельного насыщения экстрагента ураном (120 г/л), и в серии №2, не превышающей 46 г/л (или 0,73 моль/л) при насыщении экстрагента ураном 93,8%, коэффициент распределения тория ниже величины 0,025, достигнутой в работе [3].From table 1 it is seen that the increase in the distribution coefficients of thorium, i.e. deterioration in the purification of uranium from thorium occurs with an increase in the concentration of nitric acid in the equilibrium aqueous phase. When the concentration of nitric acid in series No. 1, not exceeding 48 g / l (or 0.76 mol / l) with saturation of the extractant with uranium 92.6% of the maximum saturation of the extractant with uranium (120 g / l), and in series No. 2, not exceeding 46 g / l (or 0.73 mol / l) when the extractant is saturated with uranium 93.8%, the distribution coefficient of thorium is below the value of 0.025 achieved in [3].

Авторы ограничили содержание кислоты в равновесной водной фазе величиной 0,7 моль/л, при условии насыщения экстрагента ураном более 92,5% от предельного - для повышения степени очистки урана от тория. При многоступенчатой противоточной экстракции эта концентрация ≤0,7 моль/л должна быть в равновесной водной фазе на ступени выдачи экстракта. Для этого, на практике, с учетом переноса кислоты на первую ступень с экстрактом, концентрация кислоты в потоке питающего раствора урана, подаваемом на ступень выдачи экстракта, не должна превышать 0,6 моль/л. Как показали дальнейшие эксперименты (см. пример 2), в этих же условиях достигается высокая очистка урана от технеция и нептуния.The authors limited the acid content in the equilibrium aqueous phase to 0.7 mol / L, provided that the extractant was saturated with uranium more than 92.5% of the limit to increase the degree of purification of uranium from thorium. With multistage countercurrent extraction, this concentration ≤0.7 mol / L should be in the equilibrium aqueous phase at the stage of extracting the extract. For this, in practice, taking into account the transfer of acid to the first stage with the extract, the concentration of acid in the flow of the uranium feed solution supplied to the stage of extracting the extract should not exceed 0.6 mol / L. As further experiments showed (see Example 2), under the same conditions a high purification of uranium from technetium and neptunium is achieved.

Пример 2. Многоступенчатая противоточная экстракция.Example 2. Multistage countercurrent extraction.

Проведено три опыта по экстракционной очистке облученного урана от тория-228, технеция-99 и нептуния-237, два из которых - по заявленному способу.Three experiments were conducted on the extraction cleaning of irradiated uranium from thorium-228, technetium-99 and neptunium-237, two of which were carried out according to the claimed method.

Экстракционный блок включал шесть ступеней. На первую (нумерация ступеней приведена по ходу водной фазы) ступень подавали питающие растворы урана (водные азотнокислые растворы урана в виде уранилнитрата, содержащие торий, нептуний и технеций), из этой же ступени выводили экстракт урана, на шестую ступень подавали экстрагент - 30%-ный раствор ТБФ в углеводородном разбавителе, из этой же ступени выводили рафинат. Водная фаза двигалась по экстракционному блоку противотоком органической фазе при комнатной температуре. Насыщение экстрагента ураном регулировали концентрацией урана в питающих растворах и соотношением фаз.The extraction unit included six steps. The first (step numbering is shown along the water phase) was fed with uranium feed solutions (aqueous nitric acid solutions of uranium in the form of uranyl nitrate containing thorium, neptunium and technetium), uranium extract was taken from the same step, extractant was fed to the sixth step - 30% - solution of TBP in a hydrocarbon diluent, raffinate was removed from the same step. The aqueous phase moved along the extraction block in countercurrent to the organic phase at room temperature. The saturation of the extractant with uranium was regulated by the concentration of uranium in the feed solutions and the phase ratio.

В первом опыте питающий раствор - азотнокислый раствор уранилнитрата - подавали только на первую ступень, в питающем растворе уранилнитрата (раствор №1) концентрация азотной кислоты была равна 0,52 моль/л.In the first experiment, the feed solution — nitric acid solution of uranyl nitrate — was supplied only to the first stage; in the feed solution of uranyl nitrate (solution No. 1), the concentration of nitric acid was 0.52 mol / L.

Во втором и третьем опытах питающий раствор подавали двумя потоками: на первую и третью ступени экстракции. Во втором опыте концентрация азотной кислоты в питающих растворах уранилнитрата (растворы №1 и №2) была одинаковой, равной 0,52 моль/л. В третьем опыте концентрация азотной кислоты в питающих растворах уранилнитрата была разной: в питающем растворе, подаваемом на первую ступень (раствор №1) - 0,03 моль/л, в питающем растворе, подаваемом на третью ступень (раствор №2) - 0,76 моль/л.In the second and third experiments, the feed solution was supplied in two streams: in the first and third stages of extraction. In the second experiment, the concentration of nitric acid in the feed solutions of uranyl nitrate (solutions No. 1 and No. 2) was the same, equal to 0.52 mol / L. In the third experiment, the concentration of nitric acid in the feed solutions of uranyl nitrate was different: in the feed solution supplied to the first stage (solution No. 1) - 0.03 mol / l, in the feed solution supplied to the third stage (solution No. 2) - 0, 76 mol / l.

Во всех опытах для восстановления нептуния (V) и технеция (VII) до четырехвалентного состояния непосредственно перед экстракцией в исходные водные растворы урана вводили раствор восстановителя - четырехвалентного урана и гидразина. Восстановитель вводили из расчета получения концентрации урана (IV), равной 1,0 г/л, в растворе уранилнитрата.In all experiments, to restore neptunium (V) and technetium (VII) to a tetravalent state, a solution of a reducing agent, tetravalent uranium and hydrazine, was introduced into the initial aqueous solutions of uranium immediately before extraction. The reducing agent was introduced based on the calculation of the concentration of uranium (IV) equal to 1.0 g / l in a solution of uranyl nitrate.

Составы питающих водных растворов урана, перед введением восстановителей, приведен в таблице 2.The compositions of the feed aqueous solutions of uranium, before the introduction of reducing agents, are shown in table 2.

Таблица 2table 2 № опытаExperience number № питающего раствораNo. of feed solution Состав питающего раствораThe composition of the feed solution U (VI), г/лU (VI), g / l [Th (IV)], Бк/г U[Th (IV)], Bq / g U [Np(V)], мкг/г U[Np (V)], mcg / g U [Tc (VII)], мкг/г U[Tc (VII)], μg / g U [HNO3], моль/л[HNO 3 ], mol / L 1one 1one 448,5448.5 1,5·10+3 1,5 · 10 +3 0,450.45 8,08.0 0,520.52 Нет р-ра №2No solution No. 2 -- -- -- -- -- 22 1one 448,5448.5 1,5·10+3 1,5 · 10 +3 0,450.45 8,08.0 0,520.52 22 448,5448.5 1,5·10+3 1,5 · 10 +3 0,450.45 8,08.0 0,520.52 33 1one 450,1450.1 1,5·10+3 1,5 · 10 +3 0,450.45 8,08.0 0,030,03 22 448,1448.1 1,5·10+3 1,5 · 10 +3 0,450.45 8,08.0 0,760.76

Расходы продуктов, поданных в экстракционный блок, показаны в таблице 3The costs of the products served in the extraction unit are shown in table 3

Таблица 3Table 3 № опытаExperience number Расходы продуктов, объемные относительные единицыProduct costs, volumetric relative units экстрагентextractant питающий раствор №2feed solution No. 2 питающий раствор №1feed solution No. 1 1one 2424 00 6,96.9 22 2424 4,54,5 2,42,4 33 2424 4,54,5 2,42,4 4four 2424 4,54,5 2,42,4

Распределение урана и азотной кислоты по ступеням экстракционного блока показано в таблице 4.The distribution of uranium and nitric acid over the steps of the extraction block is shown in table 4.

Таблица 4Table 4 № опытаExperience number № ступениStep number 1one 22 33 4four 55 66 1one [U] водн. раствор, г/л[U] aq. solution, g / l 419,1419.1 312,1312.1 167,2167.2 27,527.5 3,23.2 0,380.38 [HNO3] водн. раствор, моль/л[HNO 3 ] aq. solution, mol / l 0,920.92 0,980.98 0,830.83 0,640.64 0,560.56 0,490.49 [U] орг. раствор, г/л, (насыщение экстрагента ураном, %)[U] org. solution, g / l, (saturation of the extractant with uranium,%) 116,3 (96,9)116.3 (96.9) -- 95,5 (79,6)95.5 (79.6) -- -- -- 22 [U] водн. раствор, г/л[U] aq. solution, g / l 415,6415.6 374,1374.1 257,8257.8 29,829.8 3,63.6 0,490.49 [HNO3] водн. раствор, моль/л[HNO 3 ] aq. solution, mol / l 0,560.56 0,760.76 0,810.81 0,920.92 0,790.79 0,520.52 [U] орг. раствор, г/л, (насыщение экстрагента ураном, %)[U] org. solution, g / l, (saturation of the extractant with uranium,%) 116,4 (97,0)116.4 (97.0) -- 114,8 (95,6)114.8 (95.6) -- -- -- 33 № ступениStep number 1one 22 33 4four 55 66 [U] водн. раствор, г/л[U] aq. solution, g / l 433,7433.7 362,2362.2 231,0231.0 29,829.8 2,42,4 0,320.32 [HNO3] водн. раствор, моль/л[HNO 3 ] aq. solution, mol / l 0,190.19 0,440.44 0,870.87 0,920.92 0,750.75 0,490.49 [U] орг. раствор, г/л (насыщение экстрагента ураном, %)[U] org. solution, g / l (saturation of the extractant with uranium,%) 116,2 (96,8)116.2 (96.8) -- 112,0 (93,3)112.0 (93.3) -- -- --

Как видно из таблицы 4, в опытах 2 и 3 степень насыщения экстрагента ураном на 1-й ступени равна 97,0 и 96,8%, а на 3-й ступени - 95,6 и 93,3%, то есть на обеих ступенях насыщение больше 92,5%. В опыте 1 при степени насыщения на 1-й ступени 96,9%, т.е. практически такой же, что и в опытах 2 и 3, степень насыщения на третьей ступени составила 79,6%.As can be seen from table 4, in experiments 2 and 3, the degree of saturation of the extractant with uranium at the first stage is 97.0 and 96.8%, and at the third stage - 95.6 and 93.3%, that is, at both steps saturation greater than 92.5%. In experiment 1 with a degree of saturation at the first stage of 96.9%, i.e. almost the same as in experiments 2 and 3, the degree of saturation in the third stage was 79.6%.

Перенос кислоты, заключающийся в том, что кислота, частично экстрагируемая органической фазой из водной фазы на ступенях экстракционного блока, переносится экстрактом обратно на первые ступени, где вследствие высокой концентрации урана в водной и органической фазах происходит ее реэкстракция, заметно меньше в опытах 2 и 3, в которых потоки питания на первую и третью ступени обеспечивают насыщение экстрагента уранам на этих ступенях более 92,5%, по сравнению с опытом 1, в котором нет второго потока питания на третью ступень, и степень насыщения на третьей ступени менее 92,5%.Acid transfer, consisting in the fact that the acid, partially extracted by the organic phase from the aqueous phase at the steps of the extraction unit, is transferred by the extract back to the first steps, where, due to the high concentration of uranium in the aqueous and organic phases, its reextraction takes place, noticeably less in experiments 2 and 3 in which the supply flows at the first and third stages provide saturation of the extractant with uranium at these stages more than 92.5%, compared with experiment 1, in which there is no second supply stream at the third stage, and the degree of saturation I'm in the third stage less than 92.5%.

Подача питания на третью (или последующую) ступень способствует благодаря созданию на ней высокой концентрации урана перераспределению кислоты по ступеням блока и уменьшению переноса кислоты на ступень выдачи экстракта.The supply of power to the third (or subsequent) stage is facilitated by the creation of a high concentration of uranium on it, the redistribution of acid over the steps of the block and a decrease in the transfer of acid to the step of extracting the extract.

Как видно из таблиц 2 и 4, при одинаковой концентрации азотной кислоты в питающих растворах, подаваемых на первую ступень в опытах 1 и 2 (0,52 моль/л), в опыте 1 произошло увеличение равновесной концентрации кислоты в водной фазе первой ступени на 0,4 моль/л (концентрация стала равна 0,92 моль/л), в то время как в опыте 2 увеличение концентрации кислоты в водной фазе первой ступени составило всего 0,04 моль/л (концентрация равна 0,56 моль/л). В опыте 3 концентрация кислоты в водной фазе первой ступени составила 0,19 моль/л, перенос кислоты на первую ступень также значительно меньше, чем в опыте 1.As can be seen from tables 2 and 4, at the same concentration of nitric acid in the feed solutions supplied to the first stage in experiments 1 and 2 (0.52 mol / l), in experiment 1 there was an increase in the equilibrium concentration of acid in the aqueous phase of the first stage by 0 , 4 mol / l (the concentration became 0.92 mol / l), while in experiment 2, the increase in acid concentration in the aqueous phase of the first stage was only 0.04 mol / l (concentration is 0.56 mol / l) . In experiment 3, the acid concentration in the aqueous phase of the first stage was 0.19 mol / L, the transfer of acid to the first stage is also significantly less than in experiment 1.

Уменьшение переноса кислоты уменьшает концентрацию кислоты на ступени выдачи экстракта, что, в свою очередь, повышает чистоту выдаваемого экстракта, т.е. повышает очистку урана.A decrease in acid transfer reduces the acid concentration in the extract stage, which in turn increases the purity of the extract being dispensed, i.e. increases the purification of uranium.

Таким образом, поддержание насыщения экстрагента ураном на третьей ступени более 92,5% уменьшает перенос азотной кислоты с экстрактом на первую ступень, обеспечивая на первой ступени содержание азотной кислоты в водной фазе не более 0,7 моль/л при условии содержания кислоты в питающем первую ступень растворе не более 0,6 моль/л, и при насыщении экстрагента ураном более 92,5% на первой ступени обеспечивает коэффициенты распределения тория на ступени выдачи экстракта менее 0,025.Thus, maintaining the saturation of the extractant with uranium in the third stage of more than 92.5% reduces the transfer of nitric acid with the extract to the first stage, ensuring that the content of nitric acid in the aqueous phase is not more than 0.7 mol / l in the first stage, provided that the acid content in the first a solution step of not more than 0.6 mol / L, and when the extractant is saturated with uranium more than 92.5% in the first stage, it provides thorium distribution coefficients in the extract delivery stage of less than 0.025.

Экстракты опытов 1, 2 и 3 анализировали на содержание тория, технеция и нептуния. Коэффициенты очистки урана от упомянутых элементов рассчитаны как отношение содержания элемента в исходном питающем растворе, приходящееся на 1 г U в исходном питающем растворе, к его содержанию в экстракте, приходящееся на 1 г U в экстракте.The extracts of experiments 1, 2, and 3 were analyzed for the content of thorium, technetium, and neptunium. The coefficients of uranium purification from the above elements are calculated as the ratio of the element content in the initial feed solution per 1 g U in the initial feed solution to its content in the extract per 1 g U in the extract.

Результаты опытов приведены в таблице 5.The results of the experiments are shown in table 5.

Таблица 5Table 5 № опытаExperience number [U] в продуктах, г/л[U] in products, g / l [HNO3] в рафинатах, моль/л[HNO 3 ] in the raffinates, mol / l Коэффициенты очистки U отCoefficients of cleaning U from Экстракт
1 ступень
Extract
1 stage
Рафинат
6 ступень
Raffinate
6 step
1 ступень1 stage 6 ступень6 step ThTh TcTc NpNp
1one 116,3116.3 0,380.38 0,920.92 0,490.49 2222 60,960.9 12,312.3 22 116,4116.4 0,490.49 0,560.56 0,520.52 3434 9494 14,114.1 33 116,2116.2 0,320.32 0,190.19 0,490.49 4646 139139 1616

Как видно из таблицы 5, в опыте 2 получены более высокие коэффициенты очистки урана от примесей, чем в опыте 1 с одним традиционным потоком питания, подаваемым на ступень (первую) выдачи экстракта. В опыте 3 за счет снижения концентрации азотной кислоты в водной фазе ступени выдачи экстракта по сравнению с концентрацией на той же ступени в опыте 2 коэффициенты очистки урана от примесей еще выше.As can be seen from table 5, in experiment 2, higher coefficients of purification of uranium from impurities were obtained than in experiment 1 with one traditional feed stream supplied to the (first) stage of extracting the extract. In experiment 3, due to a decrease in the concentration of nitric acid in the aqueous phase of the stage of extracting the extract as compared with the concentration at the same stage in experiment 2, the coefficients of purification of uranium from impurities are even higher.

По прототипу коэффициент распределения тория становится равным 0,025 при равновесной концентрации азотной кислоты в водных растворах 1-4 моль/л и насыщении экстрагента ураном ~92,5% от предельного (120 г/л). В способе, заявленном авторами, при концентрации азотной кислоты, меньшей, чем в прототипе, и насыщении экстрагента ураном более 92,5% коэффициент распределения тория становится меньше 0,025, что позволяет увеличить очистку урана от тория, а также от нептуния и технеция.According to the prototype, the thorium distribution coefficient becomes equal to 0.025 at an equilibrium concentration of nitric acid in aqueous solutions of 1-4 mol / L and saturation of the extractant with uranium ~ 92.5% of the limit (120 g / L). In the method claimed by the authors, when the concentration of nitric acid is lower than in the prototype, and the extractant is saturated with uranium more than 92.5%, the distribution coefficient of thorium becomes less than 0.025, which allows to increase the purification of uranium from thorium, as well as from neptunium and technetium.

Claims (5)

1. Способ очистки регенерированного урана от тория, технеция и нептуния, включающий экстракцию уранилнитрата из водного азотно-кислого раствора трибутилфосфатом в органическом разбавителе, отличающийся тем, что в процессе многоступенчатой противоточной экстракции на ступени выдачи экстракта поддерживают степень насыщения экстрагента ураном более 92,5% от предельного насыщения экстрагента ураном и равновесную концентрацию азотной кислоты в водной фазе не более 0,7 моль/л при концентрации азотной кислоты в первом потоке питающего водного азотно-кислого раствора уранилнитрата, подаваемом на ступень выдачи экстракта, не более 0,6 моль/л и величине насыщения экстрагента ураном более 92,5% от предельного насыщения экстрагента ураном на третьей или последующей по ходу водной фазы ступени при подаче на нее второго потока питающего водного азотно-кислого раствора уранилнитрата.1. The method of purification of regenerated uranium from thorium, technetium and neptunium, including the extraction of uranyl nitrate from an aqueous nitric acid solution with tributyl phosphate in an organic diluent, characterized in that during the multi-stage countercurrent extraction, the degree of saturation of the extractant with uranium is more than 92.5% from the limiting saturation of the extractant with uranium and the equilibrium concentration of nitric acid in the aqueous phase of not more than 0.7 mol / l at a concentration of nitric acid in the first feed water stream a nitric acid solution of uranyl nitrate supplied to the stage of extracting the extract is not more than 0.6 mol / l and the saturation of the extractant with uranium is more than 92.5% of the maximum saturation of the extractant with uranium in the third or subsequent stage of the aqueous phase when a second stream is fed to it feed aqueous nitric acid solution of uranyl nitrate. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что растворы уранилнитрата подают на экстракцию с концентрацией по урану 400-500 г/л.2. The method according to claim 1, characterized in that the solutions of uranyl nitrate are fed for extraction with a concentration of 400-500 g / l by uranium. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что концентрация азотной кислоты в первом потоке, подаваемом на ступень выдачи экстракта, меньше концентрации азотной кислоты во втором потоке, подаваемом на третью или последующую ступень.3. The method according to claim 1, characterized in that the concentration of nitric acid in the first stream supplied to the stage of delivery of the extract is less than the concentration of nitric acid in the second stream supplied to the third or subsequent stage. 4. Способ по п.3, отличающийся тем, что концентрация азотной кислоты в первом потоке составляет 0,03-0,04 моль/л, а во втором потоке - 0,7-0,8 моль/л.4. The method according to claim 3, characterized in that the concentration of nitric acid in the first stream is 0.03-0.04 mol / L, and in the second stream 0.7-0.8 mol / L. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в раствор уранилнитрата вводят уран (IV), стабилизированный гидразином. 5. The method according to claim 1, characterized in that uranyl (IV) stabilized with hydrazine is introduced into the uranyl nitrate solution.
RU2010105099/05A 2010-02-12 2010-02-12 Method of cleaning regenerated uranium RU2425804C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010105099/05A RU2425804C1 (en) 2010-02-12 2010-02-12 Method of cleaning regenerated uranium

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010105099/05A RU2425804C1 (en) 2010-02-12 2010-02-12 Method of cleaning regenerated uranium

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2425804C1 true RU2425804C1 (en) 2011-08-10

Family

ID=44754511

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010105099/05A RU2425804C1 (en) 2010-02-12 2010-02-12 Method of cleaning regenerated uranium

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2425804C1 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2517651C1 (en) * 2013-05-07 2014-05-27 Александра Валерьевна Ануфриева Method for solvent refining of nitrate solutions containing rare-earth metals
RU2576763C1 (en) * 2014-08-22 2016-03-10 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт двигателей" (ОАО "НИИД") Method for extraction separation of rare-earth metals from nitrate solutions
RU2611001C1 (en) * 2016-03-04 2017-02-17 Акционерное общество "Ведущий проектно-изыскательский и научно-исследовательский институт промышленной технологии" (АО "ВНИПИпромтехнологии") Extraction separation of scandium and thorium
RU2623943C1 (en) * 2016-02-03 2017-06-29 Акционерное общество "Радиевый институт им. В.Г. Хлопина" Extraction mixture for the recovery of tpe and ree from high-active rafinat of npp snf processing and the method of its use (versions)
RU2626206C1 (en) * 2016-09-22 2017-07-24 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина Российской академии наук (ИФХЭ РАН) Method of extracting scandium from concentrates of rare-earth elements
RU2647047C1 (en) * 2017-05-02 2018-03-13 Акционерное общество "Далур" Method for scandium oxide production from scandium concentrate
RU2669737C1 (en) * 2018-01-18 2018-10-15 Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" Method for preparation of scandium oxide from scandium-containing concentrates

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2517651C1 (en) * 2013-05-07 2014-05-27 Александра Валерьевна Ануфриева Method for solvent refining of nitrate solutions containing rare-earth metals
RU2576763C1 (en) * 2014-08-22 2016-03-10 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт двигателей" (ОАО "НИИД") Method for extraction separation of rare-earth metals from nitrate solutions
RU2623943C1 (en) * 2016-02-03 2017-06-29 Акционерное общество "Радиевый институт им. В.Г. Хлопина" Extraction mixture for the recovery of tpe and ree from high-active rafinat of npp snf processing and the method of its use (versions)
RU2611001C1 (en) * 2016-03-04 2017-02-17 Акционерное общество "Ведущий проектно-изыскательский и научно-исследовательский институт промышленной технологии" (АО "ВНИПИпромтехнологии") Extraction separation of scandium and thorium
RU2626206C1 (en) * 2016-09-22 2017-07-24 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина Российской академии наук (ИФХЭ РАН) Method of extracting scandium from concentrates of rare-earth elements
RU2647047C1 (en) * 2017-05-02 2018-03-13 Акционерное общество "Далур" Method for scandium oxide production from scandium concentrate
RU2669737C1 (en) * 2018-01-18 2018-10-15 Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" Method for preparation of scandium oxide from scandium-containing concentrates

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2425804C1 (en) Method of cleaning regenerated uranium
RU2400841C2 (en) Improved purex method and use thereof
RU2517651C1 (en) Method for solvent refining of nitrate solutions containing rare-earth metals
JP6671286B2 (en) A method for treating spent nuclear fuel, comprising the step of decontaminating uranium (VI) by complexing at least one actinide (IV) with this actinide (IV)
RU2542868C2 (en) Method of purifying uranium from natural uranium concentrate
JP2012531579A (en) Improved treatment of spent nuclear fuel
JP2018527561A (en) A method for the treatment of aqueous nitric acid solutions resulting from the dissolution of spent nuclear fuel, in a single cycle, requiring no operation with reductive back-extraction of plutonium
CN102352436A (en) Method for separating U (uranium) from Pu (plutonium) in Purex process
CN105734310B (en) A kind of plutonium using dioxime Asia acid amides as reduction reextraction agent purifies method for concentration
KR20090029819A (en) Method for separating a chemical element from uranium(vi) using an aqueous nitric phase, in a uranium extraction cycle
JP2001522053A (en) Reprocessing of nuclear fuel
JPS6057919B2 (en) Treatment method for nitric acid-containing waste liquid
RU2398036C1 (en) Procedure for processing chemical concentrate of natural uranium
US3962401A (en) Method of recovering neptunium from spent nuclear fuel
RU2454741C1 (en) Processing method of irradiated nuclear fuel of nuclear power plants
Volk et al. New technology and hardware for reprocessing spent nuclear fuel from thermal reactors
RU2727140C1 (en) Irradiated nuclear fuel extraction processing method
RU2249267C2 (en) Method for recovering irradiated nuclear fuel (alternatives)
RU2490348C1 (en) Method of processing chemical concentrate of natural uranium
RU2490210C1 (en) Method of processing nitrate solution of recovered uranium combined with removal of technetium
RU2373155C2 (en) Method of extractant purification of regenerated uranium
RU2545953C2 (en) Method of extracting molybdenum-99 from solution of irradiated uranium targets
RU2447523C2 (en) Method for treatment of reprocessed uranium
RU2012075C1 (en) Method of processing of irradiated fuel of atomic power plants
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

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20120213