RU2499308C2 - Экстракционная смесь для выделения актинидов из жидких радиоактивных отходов - Google Patents
Экстракционная смесь для выделения актинидов из жидких радиоактивных отходов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2499308C2 RU2499308C2 RU2012101920/07A RU2012101920A RU2499308C2 RU 2499308 C2 RU2499308 C2 RU 2499308C2 RU 2012101920/07 A RU2012101920/07 A RU 2012101920/07A RU 2012101920 A RU2012101920 A RU 2012101920A RU 2499308 C2 RU2499308 C2 RU 2499308C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- extraction
- diluent
- mol
- extraction mixture
- americium
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Extraction Or Liquid Replacement (AREA)
Abstract
Изобретение относится к процессам извлечения и концентрирования радионуклидов и может быть использовано в радиохимических технологиях при переработке жидких радиоактивных отходов. Заявленная экстракционная смесь состоит из диамида дипиридилдикарбоновой кислоты и полярного фторорганического разбавителя при следующем соотношении компонентов, мол./л: экстрагент - 0,03-0,15; разбавитель - остальное. Техническим результатом является возможность извлечения урана, плутония и америция совместно и отделения их от основной массы редкоземельных элементов и других продуктов деления, а также разделения актинидов на стадии реэкстракции. 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 5 табл.
Description
Предлагаемое изобретение относится к процессам извлечения и концентрирования радионуклидов и может быть использовано в радиохимических технологиях при переработке жидких радиоактивных отходов. В современных процессах ядерного топлива образуются радиоактивные отходы различного состава. Одной из наиболее сложных химических задач является отделение минорных актинидов (америций, кюрий) от сопутствующих продуктов деления - редкоземельных металлов (от лантана до тербия) и иттрия.
Известен способ отделения америция и кюрия от редкоземельных элементов с помощью экстракционной смеси на основе диалкилфосфорных кислот - TALSPEAK - процесс (M. Nilsson, K.L. Nash // Solv. Extr. Ion Exch., 2007, V.25, N 6, 665-701).
Известен способ разделения америция и кюрия от редкоземельных элементов с помощью экстракционной смеси на основе карбамоилфосфиноксидов - SETFICS-процесс (Y. Koma, M. Watanabe, S. Nemoto, Y. Tanaka // Solv. Extr. Ion Exch., 1998, V.16, N 6, 1357-1367).
Известен также способ выделения и разделения актинидов с помощью экстракционноых смесей на основе амидов кислот и различных комплексонов (M. Miguirditchian, P. Baron, US Patent application 2011/0002823, Jan. 6, 2011, RU 2009119466 10.12.2010)
Известен также способ отделения америция от РЗЭ с помощью сложной схемы с использованием экстракционной смеси на основе на основе диамидов малоновой кислоты и дигексилфосфорной кислоты - заявка РФ №2008145593 от 27.05.2010., БИ №15
Недостатками указанных экстракционных смесей, использованных для отделения актинидов от редкоземельных элементов, является сложность технологической схемы, невысокие коэффициенты разделения америция и кюрия от европия и гадолиния, высокие содержания комплексонов в реэкстракте.
Известны способы отделения америция от редкоземельных элементов с помощью экстракционных смесей на основе полиазотсодержащих гетероциклических соединений различной структуры (С. Hill Overview of Recent Advances in An (III)/Ln (III) Separation by Solvent Extraction, in "Ion Exchange and Solvent Extraction: A Series of Advances", V.19, Editor: B.A. Moyer, pp 119-193).
Недостатками известных экстракционных смесей на основе полиазотсодержащих гетероциклических соединений является либо возможность их использования только в области низких концентраций азотной кислоты, либо невысокая химическая устойчивость, либо слабая растворимость в органических разбавителях. Указанные недостатки препятствуют применению указанных экстракционных систем в радиохимической технологии.
Наиболее близкой к предлагаемой экстракционной смеси является экстракционная смесь, предложенная для совместного извлечения долгоживущих акгинидов (C. Marie, M. Miguirditchian, et al., WO 2011/009814, 27.01.2011), которая была выбрана в качестве прототипа.
По способу-прототипу азотнокислый раствор, содержащий актиниды, контактируют с экстракционной смесью, представляющую собой раствор N,N,N',N'-тетра алкил-6,6''-(2,2':6',2''-терпиридин)диамида (рисунок 1) в растворителе. В качестве растворителя использовались н-октанол, нитробензол и их смеси с углеводородами.
Недостатком предлагаемой в способе экстракционной смеси является низкая экстракционная способность по отношению америцию, кюрию (коэффициенты распределения не превышают значения 0,3 даже для раствора, содержащего 1 моль/л экстрагента. Коэффициенты распределения урана также очень невелики - менее единицы. Таким образом, по прототипу можно извлечь из смеси актинидов (или из раствора облученного топлива) только плутоний.
Задачей изобретения является обеспечение в одном экстракционном цикле совместного извлечения актинидов и отделения их от основной массы редкоземельных элементов и других продуктов деления.
Поставленная задача достигается использованием в качестве экстракционной смеси замещенных диамидов дипиридилдикарбоновой кислоты (рисунок 2) в полярном фторорганическом разбавителе при следующем соотношении компонентов, моль/л:
| экстрагент | - 0,03-0,15 |
| разбавитель | - остальное |
В качестве разбавителей используют следующие соединения: нитробензотрифторид, фенилтрифторметилсульфон, бис-тетрафторпропиловый эфир диэтиленгликоля.
Предлагаемые примеры иллюстрируют возможности применения экстрагента.
Пример 1
Раствор, содержащий 0,1 мол./л диэтил ди(пара-гексил фенил)диамида дипиридилдикарбоновой кислоты в мета-нитробензотрифториде, контактируют с раствором, содержащим 3 мол./л азотной кислоты, редкоземельные элементы, некоторые другие продукты деления и индикаторные количества америция-241. Состав раствора приведен в таблице 1. Фазы разделяют и определяют коэффициенты распределения металлов. Данные приведены в таблице 2.
| Таблица 1 | |
| Состав раствора | |
| Металл | Концентрация, мг/л |
| Fe | 5,6 |
| Mo | 9,6 |
| Zr | 9,1 |
| Sr | 8,7 |
| La | 13,9 |
| Ce | 14,0 |
| Pr | 14,1 |
| Nd | 14,4 |
| Sm | 15,0 |
| Eu | 15,2 |
| Gd | 15,7 |
| Tb | 15,9 |
| Dy | 16,3 |
| Ho | 16,4 |
| Er | 16,7 |
| Tm | 16,9 |
| Yb | 17,3 |
| Lu | 17,5 |
| Таблица 2 | |||||
| Экстракция америция и продуктов деления из раствора 3 мол./л азотной кислоты. Органическая фаза - 0,1 мол./л диэтил ди(пара-гексил фенил)диамида дипиридилдикарбоновой кислоты в мета-нитробензотрифториде | |||||
| Металл | D | DAm/DMe | Металл | D | DAm/DMe |
| Am | 9,3 | - | Ho | 0,29 | 32 |
| La | 0,81 | 12 | Er | 0,26 | 36 |
| Ce | 0,61 | 15 | Tm | 0,21 | 44 |
| Pr | 0,57 | 16 | Yb | 0,18 | 52 |
| Nd | 0,63 | 15 | Lu | 0,15 | 63 |
| Sm | 0,64 | 15 | Fe | 0,06 | 164 |
| Eu | 0,52 | 18 | Mo | 0,02 | 387 |
| Gd | 0,30 | 31 | Sr | <0,01 | >900 |
| Tb | 0,37 | 25 | Zr | 0,44 | 21 |
| Dy | 0,34 | 28 | |||
Пример 2
Раствор, содержащий 0,1 моль/л диэтил ди(пара-гексил фенил)диамида дипиридилдикарбоновой кислоты в мета-нитробензотрифториде, контактируют с раствором, содержащим уранилнитрат и азотную кислоту. Фазы разделяют и определяют коэффициенты распределения урана. Данные приведены в таблице 3.
| Таблица 3 | |
| Экстракция урана в зависимости от концентрации азотной кислоты. Органическая фаза - 0,1 мол./л диэтил ди(пара-гексил фенил)диамида дипиридилдикарбоновой кислоты в мета-нитробензотрифториде | |
| Концентрация азотной кислоты, мол./л | Коэффициент распределения урана |
| 0,01 | 0,2 |
| 0,1 | 0,32 |
| 0,5 | 1,3 |
| 1,0 | 14 |
| 2,0 | 180 |
| 3,0 | >400 |
Пример 3
Раствор, содержащий азотную кислоту, 10-4 мол./л нитрата европия и индикаторные количества америция-241 и европия -152, контактируют с раствором в диэтил ди(пара-гексил фенил)диамида дипиридилдикарбоновой кислоты в метанитробензотрифториде. Фазы разделяют и определяют коэффициенты распределения металлов. Коэффициенты распределения приведены в таблице 4.
| Таблица 4 | ||||
| Экстракция америция и европия из азотной кислоты раствором диэтил ди(пара-гексил фенил)диамида дипиридилдикарбоновой кислоты в метанитробензотрифториде. | ||||
| Концентрация Dyp-7, мол./л | Экстракция из 5 мол./л азотной кислоты | Экстракция из 3 мол./л азотной кислоты | ||
| DAm | DEu | DAm | DEu | |
| 0,02 | 1,9 | 0,22 | - | - |
| 0,04 | 4,9 | 0,45 | 1,6 | 0,18 |
| 0,05 | 6,7 | 0,59 | 2,0 | 0,2 |
| 0,06 | 12 | 0,72 | 2,3 | 0,25 |
| 0,08 | 18 | 1,3 | 2,9 | 0,3 |
| 0,10 | 45 | 1,9 | 5,2 | 0,52 |
Пример 4
Раствор, содержащий 0.1 мол./л диэтил ди(пара-гексил фенил)диамида дипиридилдикарбоновой кислоты в мета-нитробензотрифториде, контактируют с раствором, содержащим нитрат плутония (IV) - и азотную кислоту. Фазы разделяют и определяют коэффициенты распределения урана. Данные приведены в таблице 5.
| Таблица 5 | |
| Экстракция плутония (IV) в зависимости от концентрации азотной кислоты. Органическая фаза - 0,1 мол./л диэтил ди(пара-гексил фенил)диамида дипиридилдикарбоновой кислоты в мета-нитробензотрифториде | |
| Концентрация азотной кислоты, мол./л | Коэффициент распределения плутония (IV) |
| 0,5 | 1,3 |
| 1,0 | 8.9 |
| 2,0 | 20 |
| 3,0 | 34 |
| 5,0 | 22 |
Пример 5
Раствор, содержащий 0,1 мол./л диэтил ди(пара-этил фенил)диамида дипиридилдикарбоновой кислоты в нитробензотрифториде, контактируют с раствором, содержащим уранилнитрат (1,9 ммол./л по металлу), нитрат плутония (IV), америция (III), европия (III) в 3 мол./л азотной кислоте. Фазы разделяют и определяют коэффициенты распределения металлов. Коэффициент распределения для урана составил >150, для плутония (IV) - 74, америция (III) - 12, европия - 1,2.
Пример 6
Органический раствор из примера 5 (содержащий уран, плутоний, америций) контактируют с раствором 1 мол./л азотной кислоты. Фазы разделяют и определяют коэффициенты распределения металлов. Коэффициент распределения для урана составил 20, для плутония (IV) - 10, америция (III) - 0,2, европия - 0,03. Таким образом, при изменении концентрации кислоты в водной фазе можно отделить америций от плутония и урана на стадии реэкстракции.
Пример 7
Растворы содержащие, 0,01-0,1 мол./л диэтил ди(пара-гексил фенил)диамида дипиридилдикарбоновой кислоты в фенилтрифторметилсульфоне, контактируют с раствором, содержащим нитраты америция (III) и европия (III) в 3 мол./л азотной кислоте. Фазы разделяют и определяют коэффициенты распределения металлов. Данные приведены на рисунке 3.
Таким образом, показано, что по сравнению со способом-прототипом предлагаемая экстракционная смесь позволяет извлечь уран, плутоний и америций совместно и отделить их от основной массы редкоземельных элементов и других продуктов деления, а также разделить актиниды на стадии реэкстракции.
Claims (2)
1. Экстракционная смесь для выделения актинидов из жидких радиоактивных отходов, содержащая нейтральный гетероциклический экстрагент в разбавителе, отличающаяся тем, что в качестве нейтрального экстрагента используют диамиды дипиридилдикарбоновой кислоты формулы:
R, R', R'', R''' - заместители: алкил, либо арил, либо замещенный арил;
а в качестве разбавителя - полярный фторорганический разбавитель при следующем соотношении компонентов, моль/л:
экстрагент 0,03-0,15
разбавитель остальное
R, R', R'', R''' - заместители: алкил, либо арил, либо замещенный арил;
а в качестве разбавителя - полярный фторорганический разбавитель при следующем соотношении компонентов, моль/л:
2. Экстракционная смесь по п.1, отличающаяся тем, что в качестве разбавителя используют следующие полярные фторорганические соединения: нитробензотрифторид, фенилтрифторметилсульфон, бис-тетрафторпропиловый эфир диэтиленгликоля.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012101920/07A RU2499308C2 (ru) | 2012-01-19 | 2012-01-19 | Экстракционная смесь для выделения актинидов из жидких радиоактивных отходов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012101920/07A RU2499308C2 (ru) | 2012-01-19 | 2012-01-19 | Экстракционная смесь для выделения актинидов из жидких радиоактивных отходов |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012101920A RU2012101920A (ru) | 2013-07-27 |
| RU2499308C2 true RU2499308C2 (ru) | 2013-11-20 |
Family
ID=49155358
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012101920/07A RU2499308C2 (ru) | 2012-01-19 | 2012-01-19 | Экстракционная смесь для выделения актинидов из жидких радиоактивных отходов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2499308C2 (ru) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2235375C2 (ru) * | 2002-07-02 | 2004-08-27 | Государственное унитарное предприятие Научно-производственное объединение "Радиевый институт им. В.Г. Хлопина" | Способ реэкстракции металлов |
| RU2004124918A (ru) * | 2004-08-13 | 2006-01-27 | Государственное унитарное предпри тие Научно-производственное объединение "Радиевый институт им. В.Г. Хлопина" (RU) | Экстракционная смесь для извлечения актинидных элементов из кислых растворов (варианты) |
| WO2011009814A1 (fr) * | 2009-07-21 | 2011-01-27 | Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives | Composes utiles comme ligands des actinides, leur synthese et leurs utilisations |
-
2012
- 2012-01-19 RU RU2012101920/07A patent/RU2499308C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2235375C2 (ru) * | 2002-07-02 | 2004-08-27 | Государственное унитарное предприятие Научно-производственное объединение "Радиевый институт им. В.Г. Хлопина" | Способ реэкстракции металлов |
| RU2004124918A (ru) * | 2004-08-13 | 2006-01-27 | Государственное унитарное предпри тие Научно-производственное объединение "Радиевый институт им. В.Г. Хлопина" (RU) | Экстракционная смесь для извлечения актинидных элементов из кислых растворов (варианты) |
| WO2011009814A1 (fr) * | 2009-07-21 | 2011-01-27 | Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives | Composes utiles comme ligands des actinides, leur synthese et leurs utilisations |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| C. Hill Overview of Recent Ad, vances in An (III)/Ln (III) Separation by Solvent Extraction, in "Ion Exchange and Solvent Extraction: A Series of Advances", V.19, Editor: B.A. Moyer, pp.119-193. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2012101920A (ru) | 2013-07-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9051629B2 (en) | Process for separating americium from other metallic elements present in an acidic aqueous or organic phase | |
| US9284620B2 (en) | Increase in the separation factor between americium and curium and/or between lanthanides in a liquid-liquid extraction operation | |
| Atanassova et al. | Synergism as a phenomenon in solvent extraction of 4f-elements with calixarenes | |
| US8778287B2 (en) | Pooled separation of actinides from a highly acidic aqueous phase using a solvating extractant in a salting-out medium | |
| US8753420B2 (en) | Method for selectively recovering americium from a nitric aqueous phase | |
| US10590513B2 (en) | Method for isolating americium from liquid radioactive waste and for separating americium from rare earth elements | |
| Rout et al. | Solvent extraction of plutonium (IV) in monoamide–ammonium ionic liquid mixture | |
| GB2555552A (en) | Method for the treatment of an aqueous nitric solution used resulting from dissolving spent nuclear fuel, said method being performed in a single cycle | |
| Rout et al. | Cyphos nitrate: A potential ionic liquid for the extraction and selective separation of plutonium (IV) from other metal ions present in nitric acid | |
| CN107958717B (zh) | 一种基于协同效应分离三价锕系与镧系离子的方法 | |
| Bubeníková et al. | Am (III) separation from acidic solutions by diamides of dipicolinic acid | |
| RU2499308C2 (ru) | Экстракционная смесь для выделения актинидов из жидких радиоактивных отходов | |
| Metwally et al. | Extraction of europium (III) and cobalt (II) by N, N, N’, N’-tetraoctyldiglycolamide and N, N, N’, N’-tetrahexyldiglycolamide from aqueous acid solutions | |
| JP2007503526A (ja) | 三価のキュリウムから三価のアメリシウムを分離する方法 | |
| JP2010271243A (ja) | Ｎ，ｎ，ｎ’，ｎ’−テトラアルキル−３，６−ジオキサオクタン−１，８−ジアミド及びｎ，ｎ，ｎ’，ｎ’−テトラアルキル−３，６−ジオキサオクタン−１，８−ジアミドからなる高レベル放射性廃液からアクチニド元素及びランタニド元素を溶媒抽出する抽出剤 | |
| JP4036357B2 (ja) | 三座配位子を含むアクチノイド抽出溶媒の改質法 | |
| KR100351554B1 (ko) | 방사성 액체 폐기물에서 악티늄족 원소와 희토류 원소를분리하는 방법 | |
| JP7333057B2 (ja) | アメリシウムの抽出方法 | |
| Bubenikova et al. | Studies on Am (III) separation from simulated high-level waste using cobalt bis (dicarbollide)(1−) ion derivative covalently bound to N, N′-di-n-octyl diglycol diamide as extractant and DTPA as stripping agent | |
| JP2005221461A (ja) | オキサペンタンジアミン化合物により１−６Ｍ硝酸溶液中のＮｐ（ＩＶ），Ｐｕ（ＩＩＩ），Ｐｕ（ＩＶ），Ａｍ（ＩＩＩ），及びＣｍ（ＩＩＩ）を一括抽出分離する方法 | |
| RU2773142C2 (ru) | Способ экстракционного извлечения и разделения РЗЭ | |
| JP2019015533A (ja) | マイナーアクチノイドの分離方法 | |
| Tokheim | Synthesis and characterization of new unsymmetrical diglycolamides for trivalent lanthanide metal extraction | |
| Sasaki et al. | Development of ARTIST process, extraction and separation of actinides and fission products by TODGA | |
| Kumaresan et al. | Separation of Minor Actinides by a Single Cycle Approach using Unsymmetrical Diglycolamide and Diglycolamic Acid |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| TK4A | Correction to the publication in the bulletin (patent) |
Free format text: AMENDMENT TO CHAPTER -FG4A- IN JOURNAL: 32-2013 FOR TAG: (57) |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200120 |