RU2577640C2 - Способ отделения америция от других металлических элементов, присутствующих в кислотной водной или органической фазе, и варианты его применения - Google Patents
Способ отделения америция от других металлических элементов, присутствующих в кислотной водной или органической фазе, и варианты его применения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2577640C2 RU2577640C2 RU2013128770/02A RU2013128770A RU2577640C2 RU 2577640 C2 RU2577640 C2 RU 2577640C2 RU 2013128770/02 A RU2013128770/02 A RU 2013128770/02A RU 2013128770 A RU2013128770 A RU 2013128770A RU 2577640 C2 RU2577640 C2 RU 2577640C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- aqueous phase
- phase
- acidic aqueous
- organic phase
- americium
- Prior art date
Links
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 title claims abstract description 147
- 239000012074 organic phase Substances 0.000 title claims abstract description 139
- 229910052695 Americium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 107
- LXQXZNRPTYVCNG-UHFFFAOYSA-N americium atom Chemical compound [Am] LXQXZNRPTYVCNG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 107
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 105
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 title claims abstract description 63
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 59
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims abstract description 53
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 36
- PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N Ethylenediamine Chemical class NCCN PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 29
- 239000012071 phase Substances 0.000 claims description 67
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims description 56
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 42
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims description 42
- 238000002386 leaching Methods 0.000 claims description 41
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 29
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 28
- 229910052747 lanthanoid Inorganic materials 0.000 claims description 26
- 150000002602 lanthanoids Chemical class 0.000 claims description 26
- 229910052685 Curium Inorganic materials 0.000 claims description 25
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 25
- -1 hydroxy oximes Chemical class 0.000 claims description 22
- 230000000536 complexating effect Effects 0.000 claims description 17
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 16
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 12
- 239000008139 complexing agent Substances 0.000 claims description 12
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 claims description 11
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 claims description 11
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 claims description 11
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 claims description 10
- 230000004992 fission Effects 0.000 claims description 9
- WRIRWRKPLXCTFD-UHFFFAOYSA-N malonamide Chemical group NC(=O)CC(N)=O WRIRWRKPLXCTFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims description 8
- CNDWHJQEGZZDTQ-UHFFFAOYSA-N 2-(2-amino-2-oxoethoxy)acetamide Chemical compound NC(=O)COCC(N)=O CNDWHJQEGZZDTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052770 Uranium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 claims description 6
- 239000003607 modifier Substances 0.000 claims description 6
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 6
- 229910052778 Plutonium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- OYEHPCDNVJXUIW-UHFFFAOYSA-N plutonium atom Chemical compound [Pu] OYEHPCDNVJXUIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- LNTDMEVLCRVXFK-UHFFFAOYSA-N 6-[[2-[bis[(6-carboxypyridin-2-yl)methyl]amino]ethyl-[(6-carboxypyridin-2-yl)methyl]amino]methyl]pyridine-2-carboxylic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC(CN(CCN(CC=2N=C(C=CC=2)C(O)=O)CC=2N=C(C=CC=2)C(O)=O)CC=2N=C(C=CC=2)C(O)=O)=N1 LNTDMEVLCRVXFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052781 Neptunium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- LFNLGNPSGWYGGD-UHFFFAOYSA-N neptunium atom Chemical compound [Np] LFNLGNPSGWYGGD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 125000004433 nitrogen atom Chemical group N* 0.000 claims description 4
- IVOHCTFUHYIVTD-UHFFFAOYSA-N NC(=O)[PH2]=O Chemical class NC(=O)[PH2]=O IVOHCTFUHYIVTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 150000001735 carboxylic acids Chemical class 0.000 claims description 3
- 238000005341 cation exchange Methods 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 3
- 150000003460 sulfonic acids Chemical class 0.000 claims description 3
- ZVPAGULRVAIXEJ-UHFFFAOYSA-N 6-[[2-[bis[(6-carboxy-4-oxo-1h-pyridin-2-yl)methyl]amino]ethyl-[(6-carboxy-4-oxo-1h-pyridin-2-yl)methyl]amino]methyl]-4-oxo-1h-pyridine-2-carboxylic acid Chemical compound N1C(C(=O)O)=CC(=O)C=C1CN(CC=1NC(=CC(=O)C=1)C(O)=O)CCN(CC=1NC(=CC(=O)C=1)C(O)=O)CC1=CC(=O)C=C(C(O)=O)N1 ZVPAGULRVAIXEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 125000005907 alkyl ester group Chemical group 0.000 claims description 2
- 125000005600 alkyl phosphonate group Chemical group 0.000 claims description 2
- VNVRRNRPVIZREH-UHFFFAOYSA-N carbamoylphosphonic acid Chemical class NC(=O)P(O)(O)=O VNVRRNRPVIZREH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 claims description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N nitrogen Substances N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052717 sulfur Chemical group 0.000 claims description 2
- 125000004434 sulfur atom Chemical group 0.000 claims description 2
- 150000003568 thioethers Chemical class 0.000 claims description 2
- 150000003582 thiophosphoric acids Chemical class 0.000 claims 2
- 125000004105 2-pyridyl group Chemical group N1=C([*])C([H])=C([H])C([H])=C1[H] 0.000 claims 1
- RVDXKOYPBRQIQR-UHFFFAOYSA-N 6-[[2-[bis[(6-carboxypyrazin-2-yl)methyl]amino]ethyl-[(6-carboxypyrazin-2-yl)methyl]amino]methyl]pyrazine-2-carboxylic acid Chemical compound OC(=O)C1=CN=CC(CN(CCN(CC=2N=C(C=NC=2)C(O)=O)CC=2N=C(C=NC=2)C(O)=O)CC=2N=C(C=NC=2)C(O)=O)=N1 RVDXKOYPBRQIQR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 claims 1
- 150000001408 amides Chemical class 0.000 claims 1
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 claims 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 claims 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims 1
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 claims 1
- 239000002915 spent fuel radioactive waste Substances 0.000 claims 1
- JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N uranium(0) Chemical compound [U] JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 24
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 32
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 27
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 22
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 19
- NIWWFAAXEMMFMS-OIOBTWANSA-N curium-244 Chemical compound [244Cm] NIWWFAAXEMMFMS-OIOBTWANSA-N 0.000 description 18
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 17
- LXQXZNRPTYVCNG-YPZZEJLDSA-N americium-241 Chemical compound [241Am] LXQXZNRPTYVCNG-YPZZEJLDSA-N 0.000 description 16
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 14
- VRZYWIAVUGQHKB-UHFFFAOYSA-N 2-[2-(dioctylamino)-2-oxoethoxy]-n,n-dioctylacetamide Chemical compound CCCCCCCCN(CCCCCCCC)C(=O)COCC(=O)N(CCCCCCCC)CCCCCCCC VRZYWIAVUGQHKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 229910052693 Europium Inorganic materials 0.000 description 13
- 238000002354 inductively-coupled plasma atomic emission spectroscopy Methods 0.000 description 13
- 239000000047 product Substances 0.000 description 13
- YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N Dichloromethane Chemical compound ClCCl YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 11
- 238000010908 decantation Methods 0.000 description 10
- WJJMNDUMQPNECX-UHFFFAOYSA-N dipicolinic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC(C(O)=O)=N1 WJJMNDUMQPNECX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 10
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 10
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 9
- OGPBJKLSAFTDLK-IGMARMGPSA-N europium-152 Chemical compound [152Eu] OGPBJKLSAFTDLK-IGMARMGPSA-N 0.000 description 9
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 9
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- SEGLCEQVOFDUPX-UHFFFAOYSA-N di-(2-ethylhexyl)phosphoric acid Chemical compound CCCCC(CC)COP(O)(=O)OCC(CC)CCCC SEGLCEQVOFDUPX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- OGPBJKLSAFTDLK-UHFFFAOYSA-N europium atom Chemical compound [Eu] OGPBJKLSAFTDLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 8
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000003758 nuclear fuel Substances 0.000 description 8
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 description 8
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 7
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 7
- URDCARMUOSMFFI-UHFFFAOYSA-N 2-[2-[bis(carboxymethyl)amino]ethyl-(2-hydroxyethyl)amino]acetic acid Chemical compound OCCN(CC(O)=O)CCN(CC(O)=O)CC(O)=O URDCARMUOSMFFI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910052777 Praseodymium Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910052772 Samarium Inorganic materials 0.000 description 6
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 238000001730 gamma-ray spectroscopy Methods 0.000 description 6
- 238000000622 liquid--liquid extraction Methods 0.000 description 6
- 238000000638 solvent extraction Methods 0.000 description 6
- STCOOQWBFONSKY-UHFFFAOYSA-N tributyl phosphate Chemical compound CCCCOP(=O)(OCCCC)OCCCC STCOOQWBFONSKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000005160 1H NMR spectroscopy Methods 0.000 description 5
- UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M Sodium bicarbonate Chemical compound [Na+].OC([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 5
- 229910052768 actinide Inorganic materials 0.000 description 5
- 150000001255 actinides Chemical class 0.000 description 5
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 5
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 5
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 5
- DNYWZCXLKNTFFI-UHFFFAOYSA-N uranium Chemical compound [U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U] DNYWZCXLKNTFFI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- KBPLFHHGFOOTCA-UHFFFAOYSA-N 1-Octanol Chemical compound CCCCCCCCO KBPLFHHGFOOTCA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000001644 13C nuclear magnetic resonance spectroscopy Methods 0.000 description 4
- LWNXFPVBXLGRSM-UHFFFAOYSA-N 2-[6-[[2-[bis[[6-(carboxymethyl)pyridin-2-yl]methyl]amino]ethyl-[[6-(carboxymethyl)pyridin-2-yl]methyl]amino]methyl]pyridin-2-yl]acetic acid Chemical compound OC(=O)CC1=CC=CC(CN(CCN(CC=2N=C(CC(O)=O)C=CC=2)CC=2N=C(CC(O)=O)C=CC=2)CC=2N=C(CC(O)=O)C=CC=2)=N1 LWNXFPVBXLGRSM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- GWXLDORMOJMVQZ-BJUDXGSMSA-N cerium-139 Chemical compound [139Ce] GWXLDORMOJMVQZ-BJUDXGSMSA-N 0.000 description 4
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 4
- GJPCYWXDNLDHAT-UHFFFAOYSA-N methyl 6-(chloromethyl)pyridine-2-carboxylate Chemical compound COC(=O)C1=CC=CC(CCl)=N1 GJPCYWXDNLDHAT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- DVIUNMLAPDJWHL-UHFFFAOYSA-N methyl 6-(hydroxymethyl)pyridine-2-carboxylate Chemical compound COC(=O)C1=CC=CC(CO)=N1 DVIUNMLAPDJWHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 4
- VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N sodium nitrate Chemical compound [Na+].[O-][N+]([O-])=O VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 4
- FYSNRJHAOHDILO-UHFFFAOYSA-N thionyl chloride Chemical compound ClS(Cl)=O FYSNRJHAOHDILO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 description 3
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 150000001721 carbon Chemical group 0.000 description 3
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 3
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 3
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 3
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 3
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 3
- 238000000425 proton nuclear magnetic resonance spectrum Methods 0.000 description 3
- 239000012047 saturated solution Substances 0.000 description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 3
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 3
- MNZAKDODWSQONA-UHFFFAOYSA-N 1-dibutylphosphorylbutane Chemical compound CCCCP(=O)(CCCC)CCCC MNZAKDODWSQONA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XILIYVSXLSWUAI-UHFFFAOYSA-N 2-(diethylamino)ethyl n'-phenylcarbamimidothioate;dihydrobromide Chemical compound Br.Br.CCN(CC)CCSC(N)=NC1=CC=CC=C1 XILIYVSXLSWUAI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-OUBTZVSYSA-N Carbon-13 Chemical compound [13C] OKTJSMMVPCPJKN-OUBTZVSYSA-N 0.000 description 2
- AEMRFAOFKBGASW-UHFFFAOYSA-N Glycolic acid Chemical compound OCC(O)=O AEMRFAOFKBGASW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N Malonic acid Chemical compound OC(=O)CC(O)=O OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QPCDCPDFJACHGM-UHFFFAOYSA-N N,N-bis{2-[bis(carboxymethyl)amino]ethyl}glycine Chemical compound OC(=O)CN(CC(O)=O)CCN(CC(=O)O)CCN(CC(O)=O)CC(O)=O QPCDCPDFJACHGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 2
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 2
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 2
- QUXFOKCUIZCKGS-UHFFFAOYSA-N bis(2,4,4-trimethylpentyl)phosphinic acid Chemical compound CC(C)(C)CC(C)CP(O)(=O)CC(C)CC(C)(C)C QUXFOKCUIZCKGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 description 2
- 150000001732 carboxylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 2
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- MWKFXSUHUHTGQN-UHFFFAOYSA-N decan-1-ol Chemical compound CCCCCCCCCCO MWKFXSUHUHTGQN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GHVNFZFCNZKVNT-UHFFFAOYSA-N decanoic acid Chemical compound CCCCCCCCCC(O)=O GHVNFZFCNZKVNT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 2
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 2
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N phosphoric acid Substances OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Chemical compound [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 2
- JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N pyridine Substances C1=CC=NC=C1 JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N pyridine Natural products COC1=CC=CN=C1 UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000003222 pyridines Chemical class 0.000 description 2
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 2
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005185 salting out Methods 0.000 description 2
- 229910000030 sodium bicarbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000017557 sodium bicarbonate Nutrition 0.000 description 2
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 2
- 239000004317 sodium nitrate Substances 0.000 description 2
- 235000010344 sodium nitrate Nutrition 0.000 description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 2
- YOCZZJWFWDUAAR-UHFFFAOYSA-N sulfanyl-sulfanylidene-bis(2,4,4-trimethylpentyl)-$l^{5}-phosphane Chemical compound CC(C)(C)CC(C)CP(S)(=S)CC(C)CC(C)(C)C YOCZZJWFWDUAAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YTZKOQUCBOVLHL-UHFFFAOYSA-N tert-butylbenzene Chemical compound CC(C)(C)C1=CC=CC=C1 YTZKOQUCBOVLHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LGXAANYJEHLUEM-UHFFFAOYSA-N 1,2,3-tri(propan-2-yl)benzene Chemical compound CC(C)C1=CC=CC(C(C)C)=C1C(C)C LGXAANYJEHLUEM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKIRBHVFJGXOIS-UHFFFAOYSA-N 1,2-di(propan-2-yl)benzene Chemical compound CC(C)C1=CC=CC=C1C(C)C OKIRBHVFJGXOIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BZJTUOGZUKFLQT-UHFFFAOYSA-N 1,3,5,7-tetramethylcyclooctane Chemical group CC1CC(C)CC(C)CC(C)C1 BZJTUOGZUKFLQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005968 1-Decanol Substances 0.000 description 1
- LHNRHYOMDUJLLM-UHFFFAOYSA-N 1-hexylsulfanylhexane Chemical compound CCCCCCSCCCCCC LHNRHYOMDUJLLM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTVGGAWXDVNQHB-UHFFFAOYSA-N 2-[2-(diethylamino)-2-oxoethoxy]-n,n-diethylacetamide Chemical compound CCN(CC)C(=O)COCC(=O)N(CC)CC RTVGGAWXDVNQHB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BHOJWZDMZJQSLQ-UHFFFAOYSA-N 2-[2-(diethylamino)-2-oxoethoxy]-n,n-diethyloctanamide Chemical compound CCCCCCC(C(=O)N(CC)CC)OCC(=O)N(CC)CC BHOJWZDMZJQSLQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QLFOOTHTIJUSHB-UHFFFAOYSA-N 2-[2-(dimethylamino)-2-oxoethoxy]-n,n-dimethylacetamide Chemical compound CN(C)C(=O)COCC(=O)N(C)C QLFOOTHTIJUSHB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ISLAAYAUOAAPFB-UHFFFAOYSA-N 2-[2-(dipropylamino)-2-oxoethoxy]-n,n-dipropylacetamide Chemical compound CCCN(CCC)C(=O)COCC(=O)N(CCC)CCC ISLAAYAUOAAPFB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LKLZAWHARMREMK-UHFFFAOYSA-N 2-[2-[2-(didodecylamino)-2-oxoethoxy]ethoxy]-n,n-didodecylacetamide Chemical compound CCCCCCCCCCCCN(CCCCCCCCCCCC)C(=O)COCCOCC(=O)N(CCCCCCCCCCCC)CCCCCCCCCCCC LKLZAWHARMREMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MJJHOBMBUANRML-UHFFFAOYSA-N 2-[2-[bis(2-ethylhexyl)amino]-2-oxoethoxy]-n,n-bis(2-ethylhexyl)acetamide Chemical compound CCCCC(CC)CN(CC(CC)CCCC)C(=O)COCC(=O)N(CC(CC)CCCC)CC(CC)CCCC MJJHOBMBUANRML-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BQQVEASFNMRTBA-UHFFFAOYSA-N 2-[4-(3-aminopropyl)piperazin-1-yl]ethanol Chemical compound NCCCN1CCN(CCO)CC1 BQQVEASFNMRTBA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WEHDENOCYBOHHJ-UHFFFAOYSA-N 2-cyanodecanoic acid Chemical compound CCCCCCCCC(C#N)C(O)=O WEHDENOCYBOHHJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MSULAAVSYZOTHM-UHFFFAOYSA-N 2-dihexoxyphosphoryl-n,n-diethylacetamide Chemical compound CCCCCCOP(=O)(CC(=O)N(CC)CC)OCCCCCC MSULAAVSYZOTHM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZCUSIIIYJWZSQG-UHFFFAOYSA-N 2-dodecylpropanediamide Chemical compound CCCCCCCCCCCCC(C(N)=O)C(N)=O ZCUSIIIYJWZSQG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WCAFTTMKCJEYAI-UHFFFAOYSA-N 2-ethoxy-2-hexyl-n,n'-dimethyl-n,n'-dioctylpropanediamide Chemical compound CCCCCCCCN(C)C(=O)C(CCCCCC)(OCC)C(=O)N(C)CCCCCCCC WCAFTTMKCJEYAI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KLVCJZLMSACOLB-UHFFFAOYSA-N 2-heptyl-n,n'-dimethyl-n,n'-dioctylpropanediamide Chemical compound CCCCCCCCN(C)C(=O)C(CCCCCCC)C(=O)N(C)CCCCCCCC KLVCJZLMSACOLB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BKLYPTAJJXPCPT-UHFFFAOYSA-N 2-hexyl-n,n'-dimethyl-n,n'-dioctylpropanediamide Chemical compound CCCCCCCCN(C)C(=O)C(CCCCCC)C(=O)N(C)CCCCCCCC BKLYPTAJJXPCPT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NEAQRZUHTPSBBM-UHFFFAOYSA-N 2-hydroxy-3,3-dimethyl-7-nitro-4h-isoquinolin-1-one Chemical class C1=C([N+]([O-])=O)C=C2C(=O)N(O)C(C)(C)CC2=C1 NEAQRZUHTPSBBM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SVVFJNDRCLYVHB-UHFFFAOYSA-N 4-benzoyl-3-phenyl-4h-1,2-oxazol-5-one Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(=O)C1C(=O)ON=C1C1=CC=CC=C1 SVVFJNDRCLYVHB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZZMVLMVFYMGSMY-UHFFFAOYSA-N 4-n-(4-methylpentan-2-yl)-1-n-phenylbenzene-1,4-diamine Chemical compound C1=CC(NC(C)CC(C)C)=CC=C1NC1=CC=CC=C1 ZZMVLMVFYMGSMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PLLBRTOLHQQAQQ-UHFFFAOYSA-N 8-methylnonan-1-ol Chemical compound CC(C)CCCCCCCO PLLBRTOLHQQAQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052686 Californium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000005632 Capric acid (CAS 334-48-5) Substances 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- FEWJPZIEWOKRBE-JCYAYHJZSA-N Dextrotartaric acid Chemical compound OC(=O)[C@H](O)[C@@H](O)C(O)=O FEWJPZIEWOKRBE-JCYAYHJZSA-N 0.000 description 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- DIIWSYPKAJVXBV-UHFFFAOYSA-N Hantzch dihydropyridine Natural products CCOC(=O)C1=CC(C(=O)OCC)=C(C)N=C1C DIIWSYPKAJVXBV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AVXURJPOCDRRFD-UHFFFAOYSA-N Hydroxylamine Chemical compound ON AVXURJPOCDRRFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052774 Proactinium Inorganic materials 0.000 description 1
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FEWJPZIEWOKRBE-UHFFFAOYSA-N Tartaric acid Natural products [H+].[H+].[O-]C(=O)C(O)C(O)C([O-])=O FEWJPZIEWOKRBE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102100040653 Tryptophan 2,3-dioxygenase Human genes 0.000 description 1
- 101710136122 Tryptophan 2,3-dioxygenase Proteins 0.000 description 1
- WZECUPJJEIXUKY-UHFFFAOYSA-N [O-2].[O-2].[O-2].[U+6] Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[U+6] WZECUPJJEIXUKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- YGTBMOOSDOYPEI-UHFFFAOYSA-N bis(4-methylpentan-2-yl) hydrogen phosphate Chemical compound CC(C)CC(C)OP(O)(=O)OC(C)CC(C)C YGTBMOOSDOYPEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IAONKHJEAQWGBJ-UHFFFAOYSA-N bis(8-methylnonyl) hydrogen phosphate Chemical compound CC(C)CCCCCCCOP(O)(=O)OCCCCCCCC(C)C IAONKHJEAQWGBJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- HGLDOAKPQXAFKI-UHFFFAOYSA-N californium atom Chemical compound [Cf] HGLDOAKPQXAFKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000010668 complexation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- NIWWFAAXEMMFMS-UHFFFAOYSA-N curium atom Chemical compound [Cm] NIWWFAAXEMMFMS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- SNRUBQQJIBEYMU-UHFFFAOYSA-N dodecane Chemical compound CCCCCCCCCCCC SNRUBQQJIBEYMU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CJMZLCRLBNZJQR-UHFFFAOYSA-N ethyl 2-amino-4-(4-fluorophenyl)thiophene-3-carboxylate Chemical compound CCOC(=O)C1=C(N)SC=C1C1=CC=C(F)C=C1 CJMZLCRLBNZJQR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 150000002443 hydroxylamines Chemical class 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000003350 kerosene Substances 0.000 description 1
- 239000003446 ligand Substances 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000005699 methyleneoxy group Chemical group [H]C([H])([*:1])O[*:2] 0.000 description 1
- QDRPSHIVUBISGI-UHFFFAOYSA-N n,n'-dibutyl-n,n'-dimethyl-2-tetradecylpropanediamide Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCC(C(=O)N(C)CCCC)C(=O)N(C)CCCC QDRPSHIVUBISGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- TYDFWJHDNHXBRF-UHFFFAOYSA-N n,n-bis(2-ethylhexyl)-2-methylpropanamide Chemical compound CCCCC(CC)CN(C(=O)C(C)C)CC(CC)CCCC TYDFWJHDNHXBRF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GLGYGIJGPUJDKC-UHFFFAOYSA-N n,n-bis(2-ethylhexyl)propanamide Chemical compound CCCCC(CC)CN(C(=O)CC)CC(CC)CCCC GLGYGIJGPUJDKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SGZRFMMIONYDQU-UHFFFAOYSA-N n,n-bis(2-methylpropyl)-2-[octyl(phenyl)phosphoryl]acetamide Chemical compound CCCCCCCCP(=O)(CC(=O)N(CC(C)C)CC(C)C)C1=CC=CC=C1 SGZRFMMIONYDQU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SFFOYEUIWQANJC-UHFFFAOYSA-N n,n-di(octan-3-yl)acetamide Chemical compound CCCCCC(CC)N(C(C)=O)C(CC)CCCCC SFFOYEUIWQANJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OHHXJNYDGVLRSQ-UHFFFAOYSA-N n,n-dibutyldecanamide Chemical compound CCCCCCCCCC(=O)N(CCCC)CCCC OHHXJNYDGVLRSQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LYKKRABYZCPCGV-UHFFFAOYSA-N n,n-didecyl-2-[2-(didecylamino)-2-oxoethoxy]acetamide Chemical compound CCCCCCCCCCN(CCCCCCCCCC)C(=O)COCC(=O)N(CCCCCCCCCC)CCCCCCCCCC LYKKRABYZCPCGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QBRVITSBTHAMEQ-UHFFFAOYSA-N n,n-dihexyldecanamide Chemical compound CCCCCCCCCC(=O)N(CCCCCC)CCCCCC QBRVITSBTHAMEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZFDFITYPADKELQ-UHFFFAOYSA-N n,n-dihexyloctanamide Chemical compound CCCCCCCC(=O)N(CCCCCC)CCCCCC ZFDFITYPADKELQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940094933 n-dodecane Drugs 0.000 description 1
- QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N neodymium atom Chemical compound [Nd] QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MGFYIUFZLHCRTH-UHFFFAOYSA-N nitrilotriacetic acid Chemical compound OC(=O)CN(CC(O)=O)CC(O)=O MGFYIUFZLHCRTH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XEEVLJKYYUVTRC-UHFFFAOYSA-N oxomalonic acid Chemical compound OC(=O)C(=O)C(O)=O XEEVLJKYYUVTRC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 229960003330 pentetic acid Drugs 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 229910000027 potassium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- PUDIUYLPXJFUGB-UHFFFAOYSA-N praseodymium atom Chemical compound [Pr] PUDIUYLPXJFUGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000003608 radiolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 description 1
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052701 rubidium Inorganic materials 0.000 description 1
- IGLNJRXAVVLDKE-UHFFFAOYSA-N rubidium atom Chemical compound [Rb] IGLNJRXAVVLDKE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KZUNJOHGWZRPMI-UHFFFAOYSA-N samarium atom Chemical compound [Sm] KZUNJOHGWZRPMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 229910000033 sodium borohydride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012279 sodium borohydride Substances 0.000 description 1
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004936 stimulating effect Effects 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 239000011975 tartaric acid Substances 0.000 description 1
- 235000002906 tartaric acid Nutrition 0.000 description 1
- SFENPMLASUEABX-UHFFFAOYSA-N trihexyl phosphate Chemical compound CCCCCCOP(=O)(OCCCCCC)OCCCCCC SFENPMLASUEABX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZMBHCYHQLYEYDV-UHFFFAOYSA-N trioctylphosphine oxide Chemical compound CCCCCCCCP(=O)(CCCCCCCC)CCCCCCCC ZMBHCYHQLYEYDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000439 uranium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004017 vitrification Methods 0.000 description 1
- 239000008096 xylene Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B3/00—Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes
- C22B3/20—Treatment or purification of solutions, e.g. obtained by leaching
- C22B3/26—Treatment or purification of solutions, e.g. obtained by leaching by liquid-liquid extraction using organic compounds
- C22B3/28—Amines
- C22B3/282—Aliphatic amines
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G56/00—Compounds of transuranic elements
- C01G56/001—Preparation involving a liquid-liquid extraction, an adsorption or an ion-exchange
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B60/00—Obtaining metals of atomic number 87 or higher, i.e. radioactive metals
- C22B60/02—Obtaining thorium, uranium, or other actinides
- C22B60/0204—Obtaining thorium, uranium, or other actinides obtaining uranium
- C22B60/0217—Obtaining thorium, uranium, or other actinides obtaining uranium by wet processes
- C22B60/0252—Obtaining thorium, uranium, or other actinides obtaining uranium by wet processes treatment or purification of solutions or of liquors or of slurries
- C22B60/026—Obtaining thorium, uranium, or other actinides obtaining uranium by wet processes treatment or purification of solutions or of liquors or of slurries liquid-liquid extraction with or without dissolution in organic solvents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B60/00—Obtaining metals of atomic number 87 or higher, i.e. radioactive metals
- C22B60/02—Obtaining thorium, uranium, or other actinides
- C22B60/0295—Obtaining thorium, uranium, or other actinides obtaining other actinides except plutonium
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C19/00—Arrangements for treating, for handling, or for facilitating the handling of, fuel or other materials which are used within the reactor, e.g. within its pressure vessel
- G21C19/42—Reprocessing of irradiated fuel
- G21C19/44—Reprocessing of irradiated fuel of irradiated solid fuel
- G21C19/46—Aqueous processes, e.g. by using organic extraction means, including the regeneration of these means
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
- G21F9/00—Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
- G21F9/04—Treating liquids
- G21F9/06—Processing
- G21F9/12—Processing by absorption; by adsorption; by ion-exchange
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
- G21F9/00—Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
- G21F9/04—Treating liquids
- G21F9/06—Processing
- G21F9/12—Processing by absorption; by adsorption; by ion-exchange
- G21F9/125—Processing by absorption; by adsorption; by ion-exchange by solvent extraction
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Geology (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Extraction Or Liquid Replacement (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Pyridine Compounds (AREA)
Abstract
Группа изобретений относится к переработке израсходованных ядерных топлив. Отделяют америций от других металлических элементов, присутствующих в кислотной водной фазе или в органической фазе, путем образования комплекса америция с водорастворимым производным этилендиамина. Способ селективного извлечения америция из кислотной водной фазы, содержащей америций и другие металлические элементы, включает упомянутое отделение америция. Обеспечивается повышение эффективности отделения америция от других металлических элементов. 2 н. и 25 з.п. ф-лы, 3 ил., 8 табл., 3 пр.
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к способу, который позволяет отделять америций, присутствующий в кислотной водной фазе или в органической фазе, от других металлических элементов, также находящихся в этой фазе.
Оно также относится к способу селективного извлечения америция из кислотной водной фазы, содержащей, в дополнение к америцию, другие металлические элементы, который включает использование этого способа отделения.
Изобретение может быть использовано в области переработки и повторного использования облученных ядерных топлив, где оно представляет наибольший практический интерес для извлечения америция из водных растворов с высокой активностью, таких как рафинаты из первого цикла очистки в процессе PUREX или COEXTM, которые содержат америций, кюрий, возможно, калифорний, а также продукты ядерного деления, включающие лантаниды, но которые, с другой стороны, не содержат урана, плутония и нептуния, или которые содержат эти три последних элемента только в следовых количествах.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Способ, который позволяет экстрагировать и очищать уран и плутоний, присутствующие в технологических маточных растворах облученных ядерных топлив, такой как PUREX-процесс (который в настоящее время используют на предприятиях по переработке облученных ядерных топлив), и COEXTM-процесс (который описан в Международной Заявке PCT WO 2007/135178 [1]), создает остаточные стоки, которым присвоено название «рафинаты».
Эти рафинаты представляют собой водные растворы с высоким содержанием азотной кислоты, обычно от 2 до 5 моль/литр (М), которые содержат америций, кюрий, лантаниды, такие как лантан, церий, празеодим, неодим, самарий и европий, продукты ядерного деления, иные, нежели лантаниды, такие как молибден, цирконий, рубидий, рутений, родий, палладий и иттрий, а также продукты коррозии, такие как железо.
Их обработка в настоящее время заключается в концентрировании их до максимальной степени и затем заключении их в стеклянные матрицы с целью временного хранения перед окончательным захоронением.
Америций является основным фактором остаточной радиоактивности по истечении 300 лет хранения отходов после кондиционирования рафинатов. В качестве иллюстрации, время, необходимое для того, чтобы эта радиоактивность возвратилась к уровню того же порядка, как для природного урана, который используют для производства ядерных топлив, составляет около 10000 лет.
Поэтому селективное извлечение америция, присутствующего в рафинатах, перед тем, как последние будут направлены на витрификацию, позволило бы значительно сократить термическую нагрузку на застеклованные отходы, и тем самым на их защитную оболочку для хранения.
Кроме того, кюрий-244, который представляет доминирующий изотоп кюрия в ядерных отходах, является мощным источником нейтронного излучения со значительной радиоактивностью.
Поэтому извлечение америция без кюрия также упростило бы изготовление, обращение и транспортирование тепловыделяющих сборок с ядерными топливами, содержащими америций.
Найдено, что многие экстрагирующие реагенты, применение которых было предложено для жидкостно-жидкостных экстракций, не проявляют выраженной селективности, или даже абсолютно неселективны, в плане отделения америция от кюрия, лантанидов и иттрия. Это обусловливается очень большим сходством, существующим между физико-химическими свойствами этих элементов.
Результатом этого является то, что в настоящее время чрезвычайно трудно с помощью жидкостно-жидкостной экстракции отделить америций от кюрия, с одной стороны, и америций от лантанида и иттрия, с другой стороны, и что эти разделения, когда они возможны, для получения удовлетворительной эффективности разделения требуют применения большого числа стадий, которое является большой проблемой с промышленной точки зрения.
Теперь же оказалось, что в ходе своей работы авторы настоящего изобретения обнаружили, что:
- водорастворимые производные этилендиамина, которые были описаны как лиганды лантанидов и предложены для получения люминесцентных лантанидных комплексов медицинского назначения (ссылка [2]), неожиданно проявляют, когда они находятся в кислотном водном растворе, способность образовывать комплексы с америцием, которая является гораздо более высокой, нежели их способность образовывать комплексы с кюрием, лантанидами и определенным числом прочих продуктов ядерного деления, включающих иттрий, и что
- эта способность образовывать комплексы с америцием может быть, в частности, использована для селективного извлечения америция из кислотной водной фазы, в которой он находится вместе с другими металлическими элементами.
Эти наблюдения и легли в основу настоящего изобретения.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Во-первых, целью изобретения является поэтому способ отделения америция от других металлических элементов, присутствующих в фазе Р1, причем способ:
- включает одну или более операций, каждая из которых включает стадии, в которых фазу Р1 приводят в контакт с фазой Р2, которая не смешивается с нею, и затем отделяют фазу Р1 от фазы Р2, причем одна из фаз Р1 и Р2 является кислотной водной фазой, и другая из этих фаз представляет собой органическую фазу, которая содержит по меньшей мере один экстрагирующий реагент в органическом разбавителе, и
- отличается тем, что кислотная водная фаза содержит производное этилендиамина, отвечающее приведенной ниже общей формуле (I):
в которой А1, А2, А3 и А4, которые являются либо одинаковыми, либо различными, представляют группу приведенной ниже общей формулы (II):
в которой:
либо Х представляет атом азота или серы, в каковом случае один из R1, R2 и R4 представляет комплексообразующую группу, выбранную из групп -COOH, -SO3H, -PO3H2, -CONH2 и -CON(CH3)2, тогда как другие из R1, R2 и R4 представляют, независимо друг от друга, атом водорода или группу, выбранную из групп -OH, -NH2, -N(CH3)2, -COOH, -COOCH3, -CONH2, -CON(CH3)2, -SO3H, -SO3CH3, -PO3H2, -PO(OCH3)2, -О(CH2CH2)n-OH и -О(CH2CH2)n-OCH3, причем «n» представляет целое число, равное или больше 1;
либо Х представляет атом углерода, несущий атом водорода или группу R3, в каковом случае один из R1, R2, R3 и R4 представляет комплексообразующую группу, выбранную из групп -COOH, -SO3H, -PO3H2, -CONH2 и -CON(CH3)2, тогда как другие из R1, R2, R3 и R4 представляют, независимо друг от друга, атом водорода или группу, выбранную из групп -OH, -NH2, -N(CH3)2, -COOH, -COOCH3, -CONH2, -CON(CH3)2, -SO3H, -SO3CH3, -PO3H2, -PO(OCH3)2, -O(CH2CH2)n-OH и -O(CH2CH2)n-OCH3, причем «n» представляет целое число, равное или больше 1;
или его соль.
В пределах области изобретения предпочтительно, чтобы в общей формуле (I) все А1, А2, А3 и А4 представляли группу с общей формулой (II), в которой Х представляет атом азота, или атом углерода, несущий атом водорода или группу R3, как определено выше.
В данной ситуации еще более предпочтительно, чтобы Х представлял атом азота, или атом углерода, несущий атом водорода или группу, способную стимулировать растворимость производного этилендиамина в воде, например, такую как группа -ОН или группа -(CH2CH2)n-OH, в которой «n» представляет целое число, равное или больше 1.
Также является предпочтительным, чтобы в общей формуле (II) по меньшей мере один из R1, R2 и R4 представлял комплексообразующую группу -СООН.
В этом случае в наибольшей степени предпочтительно, чтобы другие из R1, R2 и R4 представляли атом водорода.
Более того, предпочтительно, чтобы в общей формуле (I) А1, А2, А3 и А4 были идентичными друг другу, и это более всего упрощает синтез производного этилендиамина.
Производные этилендиамина, которые удовлетворяют этим предпочтительным условиям, представляют собой, например:
- N,N,N',N'-тетракис[(6-карбоксипиридин-2-ил)метил]этилендиамин, которому отвечает нижеприведенная конкретная формула (Ia):
- N,N,N',N'-тетракис[(6-карбокси-4-гидроксипиридин-2-ил)метил]этилендиамин, которому отвечает нижеприведенная конкретная формула (1b):
- N,N,N',N'-тетракис[(6-карбокси-4-полиэтиленгликолепиридин-2-ил)метил]этилендиамин, которому отвечает нижеприведенная общая формула (Ic):
в которой «n» имеет значение между 1 и 12, и предпочтительно равен 1, 2, 4, 6, 8, 10 и 12;
и
- N,N,N',N'-тетракис[(6-карбоксипиразин-2-ил)метил]этилендиамин, которому отвечает нижеприведенная конкретная формула (Id):
Среди этих производных этилендиамина наиболее предпочтительным является N,N,N',N'-тетракис[(6-карбоксипиридин-2-ил)метил]этилендиамин, который для большей простоты в последующем будет называться H4TPAEN.
Действительно, это производное, в дополнение к представляющему особенный интерес сродству к америцию, оказалось способным образовывать комплексы с этим элементом даже в водных фазах с умеренной кислотностью, то есть, практически при значении рН порядка 1 (которое соответствует концентрации азотной кислоты порядка 0,1 моль/литр в случае азотнокислой водной фазы).
Этот названный последним признак является весьма благоприятным, поскольку он дает возможность действовать практически без использования буферной системы, предназначенной для стабилизации значения рН кислотной водной фазы, что не характерно для двухфазных систем, предложенных в прототипе для отделения америция от других металлических элементов и работающих при величине рН выше 1,5.
Таким образом, кислотная водная фаза, если это желательно, может состоять только из производного этилендиамина с конкретной формулой (Id), кислоты и воды.
Как было упомянуто ранее, производное этилендиамина общей формулы (I) может присутствовать в водной фазе в своей кислотной форме или в форме соли, такой как соли со щелочным металлом, такой как соли типа натриевой или калиевой, или соли со щелочноземельным металлом, такой как соли типа магниевой или кальциевой, или органической соли, такой как соли типа соли с гидроксиламином.
В пределах области изобретения, кислотная водная фаза предпочтительно представляет собой азотнокислую водную фазу, в которой концентрация азотной кислоты предпочтительно варьирует от 0,001 до 3 моль/л, и еще лучше от 0,01 до 1 моль/л, и более предпочтительно от 0,01 до 0,3 моль/л.
Кроме того, производное этилендиамина общей формулы (I) или его соль предпочтительно присутствует в этой кислотной водной фазе с концентрацией, варьирующей от 10-5 до 10-1 моль/л, предпочтительно от 10-4 до 10-2 моль/л, и еще лучше от 10-3 до 5·10-2 моль/л.
Экстрагирующий(-ие) реагент(-ы), присутствующий(-ие) в органической фазе, может(-ут) быть, в частности, выбран(-ы) из сольватирующих экстрагирующих реагентов и катионообменных экстрагирующих реагентов.
В качестве примеров сольватирующих экстрагирующих реагентов, которые могут быть пригодными, могут быть упомянуты:
- малонамиды, такие как N,N'-диметил-N,N'-дибутилтетрадецилмалонамид (или DMDBTDMA), N,N'-диметил-N,N'-диоктилгексилэтоксималонамид (или DMDOHEMA), N,N'-диметил-N,N'-диоктилоктилмалонамид (или DMDOOMA), N,N'-диметил-N,N'-диоктилгексилмалонамид (или DMDOHxMA), N,N'-диметил-N,N'-диоктилгептилмалонамид (или DMDOHpMA), или N,N'-диметил-N,N'-дибутилдодецилмалонамид (или DMDBDDEMA);
- тетрадентатные экстрагирующие реагенты на основе N,N,N',N'-тетраалкил-3,6-диоксаоктандиамидов, такие как N,N,N',N'-тетраоктил-3,6-диоксаоктандиамид (или DOODA-C8), N,N,N',N'-тетрадодецил-3,6-диоксаоктандиамид (или DOODA-C12);
- липофильные дигликольамиды (то есть в которых общее число атомов углерода составляет более 24), такие как N,N,N',N'-тетраоктил-3-оксапентандиамид (или TODGA), N,N,N',N'-тетрадецил-3-оксапентандиамид (или TDDGA), или N,N,N',N'-тетра-2-этилгексил-3-оксапентандиамид (или TEHDGA);
- алкилфосфиноксиды, такие как триоктилфосфиноксид (или TOPO), трибутилфосфиноксид (или TBPO), или смесь триалкилфосфинов, известная под аббревиатурой TRPO;
- карбамоилфосфиноксиды, такие как октилфенил-N,N-диизобутилкарбамоилметилфосфин (или CMPO);
- карбамоилфосфонаты, такие как дигексил-N,N-диэтилкарбамоилметилфосфонат (или DHDECMP);
- диалкилсульфиды, такие как дигексилсульфид;
- замещенные пиридины, такие как бистриазинил-1,2,4-пиридины (или BTP);
- 2,2'-дибензимидазолы; и
- алкиловые сложные эфиры бисфенилфосфоновой кислоты.
В качестве примеров катионообменных экстрагирующих реагентов, которые могут быть пригодными, могут быть упомянуты:
- алкилфосфорные кислоты, такие как ди(2-этилгексил)фосфорная кислота (или HDEHP), дигексилфосфорная кислота (или HDHP), бис-(1,3-диметилбутил)фосфорная кислота (или HBDMBP) или диизодецилфосфорная кислота (или DIDPA);
- алкилфосфонаты, такие как Р-2-этилгексил-О-2-этилгексилгидрофосфонат (или PC88A), Р-пропил-О-гептилгидрофосфонат, Р-бутил-О-октилгидрофосфонат или Р-пентил-О-гексилгидрофосфонат;
- алкилфосфиновые кислоты, такие как бис(2,4,4-триметилпентил)фосфиновая кислота (или Cyanex 272);
- липофильные карбоновые кислоты, такие как каприновая кислота или цианокаприновая кислота;
- сульфоновые кислоты, такие как динонилнафталинсульфоновая кислота (или HDNNS);
- тиофосфорные кислоты, тиофосфоновые кислоты, тиофосфиновые кислоты, такие как бис(2,4,4-триметилпентил)дитиофосфиновая кислота (или Cyanex 301), тиофосфористые кислоты, липофильные гидроксиоксимы и липофильные β-дикетоны, такие как 3-фенил-4-бензоил-5-изоксазолон (или HPBI).
Что касается органического разбавителя, то он может быть выбран из всех полярных или алифатических органических разбавителей, применение которых было предложено для достижения жидкостно-жидкостных экстракций в области переработки облученных ядерных топлив, таких как толуол, ксилол, трет-бутилбензол, ди- или триизопропилбензол, керосин, либо линейные, либо разветвленные додеканы, такие как н-додекан, или гидрированный тетрапропилен (или TPH), изопарафины (торговое наименование «ISANE»), нормальный парафиновый углеводород (или NPH), мета-нитробензотрифторид, 5,5'-[оксибис(метиленокси)]-бис(1,1,2,2,3,3,4,4-октафторпентан), спирты, такие как 1-октанол, и их смеси.
Органическая фаза может дополнительно включать один или более модификаторов фазы, способных повышать несущую способность этой фазы, то есть максимальную концентрацию металлических элементов, которые эта фаза может содержать без возникновения третьей фазы в результате расслоения.
В последнем случае, этот(-и) модификатор(-ы) фазы может(-ут) быть, в частности, выбран(-ы) из алкилфосфатов, таких как три-н-бутилфосфат (или TBP) или три-н-гексилфосфат (или THP), спиртов, таких как 1-октанол, 1-деканол или изодеканол, моноамидов, таких как N,N-дигексилоктанамид (или DHOA), N,N-дибутилдеканамид (или DBDA), N,N-ди(этилгексил)ацетамид (или D2EHAA), N,N-ди(2-этилгексил)пропионамид (или D2EHPRA), N,N-ди(2-этилгексил)изобутирамид (или D2EHiBA) или N,N-дигексилдеканамид (или DHDA), и малонамидов, таких как DMDBTDMA, DMDOHEMA, DMDOOMA, DMDOHxMA, DMDOHpMA или DMDBDDEMA.
Поэтому органическая фаза может быть того же типа, как фазы, используемые в способе согласно прототипу, который имеет целью извлечение актинидов(III) с помощью жидкостно-жидкостной экстракции из кислотных водных растворов, либо селективно, либо совместно с лантанидами и, в частности, таком, в котором используют:
- дигликольамидный экстрагирующий реагент (ссылки [3]-[7]);
- диамидный тетрадентатный экстрагирующий реагент на основе N,N,N',N'-тетраалкил-3,6-диоксаоктандиамида (ссылка [8]);
- малонамидный экстрагирующий реагент (ссылки [9] и [10]);
- смесь малонамидного экстрагирующего реагента и экстрагирующего реагента на основе алкилфосфорной кислоты (процесс DIAMEX-SANEX, ссылки [11] и [12]);
- смесь алкилфосфорного экстрагирующего реагента и карбамоилфосфиноксидного экстрагирующего реагента (ссылка [13]);
- экстрагирующий реагент на основе алкилфосфорной кислоты (процесс TALSPEAK и его альтернативные варианты, (ссылки [14]-[16]; процесс DIDPA, (ссылки [17] и [18]);
- экстрагирующий реагент на основе алкиловых сложных эфиров бисфенилфосфиновой кислоты (ссылка [19]);
- алкилфосфонатный экстрагирующий реагент (ссылка [20]);
- β-дикетонный экстрагирующий реагент (ссылки [21] и [22]);
- карбамоилфосфиновый экстрагирующий реагент (процесс SEFTICS, (ссылки [23] и [24]; процесс TRUEX, ссылки [25] и [26]);
-алкилфосфиноксидный экстрагирующий реагент (ссылки [27]-[29]);
- экстрагирующий реагент на основе замещенного пиридина (ссылки [30] и [31]); или
- экстрагирующий реагент на основе тиофосфоновой кислоты (ссылки [32]-[35]).
Результатом этого является и это представляет собой одно из многих преимуществ способа отделения америция согласно изобретению - то, что этот способ может быть применен в процессах, которые были предложены в прототипе для извлечения актинидов(III) с использованием жидкостно-жидкостной экстракции из кислотных водных растворов, либо селективно, будучи либо встроенным в эти процессы в качестве одной стадии, либо использованным в качестве дополнительной стадии, то есть, ниже по потоку относительно этих процессов.
Таким образом, становится возможным применение этих процессов согласно прототипу для селективного извлечения америция из кислотных водных растворов.
Поэтому целью изобретения также является способ селективного извлечения америция, присутствующего в кислотной водной фазе, содержащей, в дополнение к америцию, другие металлические элементы, отличающийся тем, что он включает исполнение способа выделения америция, определенного как указано ранее.
В пределах области изобретения, эта кислотная водная фаза предпочтительно содержит, в качестве других металлических элементов, по меньшей мере кюрий и продукты ядерного деления, включающие лантаниды, но не содержит урана, плутония и нептуния, или содержит эти три последних элемента только в следовых количествах. Такая водная фаза может, в частности, представлять собой рафинат, происходящий из первого цикла очистки в процессе PUREX или COEXTM.
В первом предпочтительном варианте исполнения этого способа селективного извлечения америция, последний включает по меньшей мере следующие стадии, в которых:
а) проводят экстракцию америция и всех или части других металлических элементов, присутствующих в кислотной водной фазе, причем экстракция включает по меньшей мере одну операцию, в которой эту водную фазу приводят в контакт с органической фазой, которая не смешивается с нею, содержащей по меньшей мере один экстрагирующий реагент в органическом разбавителе, и затем отделяют от этой органической фазы; и
b) селективно вымывают америций, присутствующий в органической фазе из стадии а), причем вымывание включает по меньшей мере одну операцию, в которой эту органическую фазу приводят в контакт с кислотной водной фазой, содержащей производное этилендиамина общей формулы (I), или его соль, и затем отделяют от этой водной фазы.
Таким образом, в этом первом варианте исполнения способ отделения америция согласно изобретению используют для селективного вымывания америция из органической фазы, в которую этот америций был экстрагирован заблаговременно вместе со всеми или частью других металлических элементов. Поэтому это та органическая фаза, которая соответствует фазе Р1, тогда как кислотная водная фаза, используемая для достижения селективного вымывания америция, соответствует фазе Р2.
Как по сути является общеизвестным, кислотная водная фаза, которую подвергают обработке на стадии а), может содержать один или более комплексообразующих реагентов, способных подавлять или по меньшей мере очень ограничивать экстракцию определенных металлических элементов, присутствие которых в органической фазе, происходящей из стадии а), было бы в состоянии помешать селективному вымыванию америция на стадии b).
В таком случае этот(-и) комплексообразующий(-ие) реагент(-ы) может(-ут), в частности, выбраны из:
- гидрофильных дигликольамидов (то есть в которых общее число атомов углерода не превышает 24), таких как N,N,N',N'-тетраметилдигликольамид (или TMDGA), N,N,N',N'- тетраэтилдигликольамид (или TEDGA), или N,N,N',N'- тетрапропилдигликольамид (или TPDGA), или N,N,N',N'-тетра(2-этилгексил)дигликольамид (или TEHDGA);
- карбоновых кислот, таких как щавелевая кислота, малоновая кислота или мезоксалевая кислота (также известная как кетомалоновая кислота);
- полиаминокарбоновых кислот, таких как N-(2-гидроксиэтил)этилендиаминтриуксусная кислота (или HEDTA), нитрилотриуксусная кислота (или NTA), или диэтилентриаминпентауксусная кислота (или DTPA);
- пиридиновых поликарбоновых кислот, таких как дипиколиновая кислота (или DPA, также известная как пиридин-2,6-дикарбоновая кислота);
- гидроксикарбоновых кислот, таких как гликолевая кислота, лимонная кислота или винная кислота;
- аминов, полиазинов, привитых алкильными цепями, включающими от 1 до 8 атомов углерода, гидрофильных гидроксиоксимов, сульфоновых кислот, гидроксамовых кислот и гидрофильных β-дикетонов;
причем выбор проводят в зависимости от экстрагирующего(-их) реагента(-ов), который(-ые) присутствует(-ют) в органической фазе, с одной стороны, и от металлического элемента, экстракции которого предполагают избежать или ограничить ее, с другой стороны.
Согласно первой предпочтительной конфигурации этого первого варианта исполнения:
- стадия а) дополнительно включает, после разделения органической и водной фаз, по меньшей мере одну операцию, в которой проводят промывание органической фазы кислотной водной фазой, при необходимости содержащей такой(-ие) же комплексообразующий(-ие) реагент(-ы), как тот или те, которые присутствуют в кислотной водной фазе, подвергаемой обработке на стадии а); и/или
- стадия b) дополнительно включает, после разделения органической и водной фаз, по меньшей мере одну операцию, в которой промывают водную фазу органической фазой, имеющей такой же состав, как фаза, использованная на стадии а).
Согласно еще одной предпочтительной конфигурации этого первого варианта исполнения, способ селективного извлечения америция дополнительно включает стадию с), в которой вымывают металлические элементы, присутствующие в органической фазе, происходящей из стадии b), причем стадия, в которой проводят вымывание, включает по меньшей мере одну операцию, в которой эту органическую фазу приводят в контакт с кислотной водной фазой, и затем отделяют от этой водной фазы.
Опять-таки, кислотная водная фаза, используемая для этого вымывания, может содержать один или более комплексообразующих реагентов, способных облегчать миграцию определенных металлических элементов в водную фазу. В этом случае этот(-и) комплексообразующий(-ие) реагент(-ы), в частности, может(-ут) быть выбран(-ы) из упомянутых ранее комплексообразующих реагентов.
Согласно еще одной дополнительной предпочтительной конфигурации этого первого варианта исполнения, органическая фаза, используемая на стадии а), содержит смесь малонамидного экстрагирующего реагента и экстрагирующего реагента на основе алкилфосфорной кислоты, такую как смесь DMDOHEMA и HDEHP, или еще дигликольамидный экстрагирующий реагент, такой как TODGA.
Во втором предпочтительном варианте исполнения способа селективного извлечения америция согласно изобретению, этот способ включает по меньшей мере одну стадию а) селективной экстракции всех металлических элементов, иных, нежели америций, присутствующих в кислотной водной фазе, причем экстракция включает по меньшей мере одну операцию, в которой эту водную фазу приводят в контакт с органической фазой, которая не смешивается с нею, содержащей по меньшей мере один экстрагирующий реагент в органическом разбавителе, и затем отделяют от этой органической фазы, и проводят после добавления или одновременно с ним по меньшей мере одного производного этилендиамина общей формулы (I) или соли последнего к кислотной водной фазе.
Таким образом, в этом втором варианте исполнения способ отделения америция согласно изобретению используют для селективной экстракции всех металлических элементов, иных, нежели америций, из кислотной водной фазы, в которой америций и другие металлические элементы присутствуют первоначально. Поэтому это та кислотная водная фаза, которая соответствует фазе Р1, тогда как органическая фаза, используемая для достижения селективной экстракции всех металлических элементов, иных, нежели америций, соответствует фазе Р2.
Согласно первой предпочтительной конфигурации этого второго варианта исполнения, стадия а) дополнительно включает, после разделения органической и водной фаз, по меньшей мере одну операцию, в которой проводят промывание органической фазы приведением этой органической фазы в контакт с кислотной водной фазой, содержащей то же производное этилендиамина общей формулы (I), как производное, используемое в предшествующей операции.
Согласно одной из предпочтительных конфигураций этого второго варианта исполнения, способ дополнительно включает стадию b), в которой проводят вымывание металлических элементов, присутствующих в органической фазе, происходящей из стадии а), причем вымывание включает по меньшей мере одну операцию, в которой эту органическую фазу приводят в контакт с кислотной водной фазой, и затем отделяют от этой водной фазы.
Опять-таки, кислотная водная фаза, используемая для этого вымывания, может содержать один или более комплексообразующих реагентов, способных облегчать миграцию определенных металлических элементов в водную фазу, в каковом случае этот(-и) комплексообразующий(-ие) реагент(-ы), в частности, может(-ут) быть выбран(-ы) из приведенных ранее комплексообразующих реагентов.
Согласно еще одной дополнительной предпочтительной конфигурации этого второго варианта исполнения, органическая фаза содержит экстрагирующий реагент на основе алкилфосфорной кислоты, например, такой как HDEHP, смешанный с модификатором фазы, таким как TBP или DMDOHEMA, или дигликольамидный экстрагирующий реагент, такой как TODGA.
Независимо от того, как реализуют способ селективного извлечения америция, производное этилендиамина общей формулы (I) предпочтительно представляет собой H4TPAEN, который используют в концентрации, предпочтительно варьирующей от 10-4 до 10-2 моль/л, и, еще лучше, от 10-3 до 5×10-2 моль/л.
Способ селективного извлечения америция согласно изобретению имеет многие преимущества, в частности:
- он позволяет извлекать более 99% америция, первоначально присутствовавшего в кислотной водной фазе, с менее чем 1% других металлических элементов, изначально присутствовавших в этой фазе, как показано нижеследующими примерами;
- он не предусматривает никакой окислительно-восстановительной реакции америция или любого другого металлического элемента, и поэтому не имеет никаких недостатков, связанных с такой реакцией;
- в качестве органической фазы в нем могут быть использованы любые из органических фаз, применение которых было предложено в способах согласно прототипу, которые имеют целью извлечение актинидов(III) с использованием жидкостно-жидкостной экстракции из кислотных водных растворов, либо селективно, либо совместно с лантанидами, и поэтому может быть без труда применен вместо этих способов или в качестве дополнения к последним; и
- он может быть применен для обработки водных фаз, имеющих высокую концентрацию азотной кислоты, то есть в типичных случаях включающих между 0,1 и 3 моль/л азотной кислоты, без необходимости в снижении кислотности этих фаз.
Прочие признаки и преимущества изобретения станут очевидными из дополнительного описания, которое следует ниже и которое относится к примерным вариантам исполнения способа селективного извлечения америция согласно изобретению, а также к экспериментальным испытаниям, обеспечивающим достоверность этих примеров.
Очевидно, что эти примеры приведены только как иллюстрации предмета изобретения, и ни в коем случае не должны быть интерпретированы как ограничение этого предмета.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 представляет блок-схему первого примерного варианта исполнения способа селективного извлечения америция согласно изобретению, соответствующего применению способа для отделения америция согласно изобретению в процессе DIAMEX-SANEX.
Фиг. 2 представляет блок-схему второго примерного варианта исполнения способа селективного извлечения америция согласно изобретению, соответствующего применению способа для отделения америция согласно изобретению в процессе TODGA.
Фиг. 3 иллюстрирует схему синтеза H4TPAEN из пиридин-2,6-дикарбоновой кислоты.
На фиг. 1 и 2 прямоугольники, обозначенные номерами 1-6, представляют многоступенчатые экстракторы, такие как традиционно используемые в обработке облученных ядерных топлив (смесители-декантаторы, пульсационные колонны, центробежные экстракторы).
Органические фазы, поступающие в эти экстракторы и вытекающие из них, символически показаны двойными линиями, тогда как водные фазы, поступающие в эти экстракторы и вытекающие из них, символически показаны сплошными линиями.
ПОДРОБНОЕ ОБСУЖДЕНИЕ КОНКРЕТНЫХ ВАРИАНТОВ ИСПОЛНЕНИЯ
Пример 1: применение способа отделения америция согласно изобретению в процессе DIAMEX-SANEX
Сначала сделана ссылка на фиг. 1, которая схематически иллюстрирует первый примерный вариант исполнения способа селективного извлечения америция согласно изобретению, соответствующий варианту применения способа отделения америция согласно изобретению в процессе DIAMEX-SANEX.
Следует напомнить, что процесс DIAMEX-SANEX был первоначально предложен для отделения актинидов(III) от лантанидов, присутствующих в рафинате, происходящем из первого цикла очистки процесса PUREX, и основывается на применении двух экстрагирующих реагентов, действующих в изолированных химических областях, один из которых представляет собой малонамид, тогда как другой представляет собой алкилфосфорную кислоту.
Также следует напомнить, что рафинат, происходящий из первого цикла очистки процесса PUREX, представляет собой водный раствор с высоким содержанием азотной кислоты, типично от 2 до 5 моль/л, который содержит америций, кюрий, лантаниды (La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd,...), продукты ядерного деления, иные, нежели лантаниды (Mo, Zr, Ru, Rd, Pa, Y,...), а также продукты коррозии, такие как железо. С другой стороны, этот раствор не содержит уран, плутоний и нептуний, или, если любой из этих элементов присутствует, то он присутствует только в следовых количествах, то есть, с массовым содержанием, не превышающим 0,3%.
Как видно на фиг.1, способ селективного извлечения америция согласно изобретению включает первую стадию, обозначенную как «Экстракция» в этой фигуре, и в которой рафинат сначала полностью циркулирует в первом экстракторе (обозначенном кодовым номером 1 позиции на фиг.1) в режиме противотока с органической фазой, которая содержит малонамид и алкилфосфорную кислоту в растворе в органическом разбавителе.
Подобно процессу DIAMEX-SANEX, малонамид предпочтительно представляет собой DMDOHEMA, который используют с концентрацией типично от 0,5 до 0,7 моль/л, например, 0,6 моль/л, тогда как алкилфосфорная кислота предпочтительно представляет собой HDEHP, которую применяют при концентрации обычно от 0,1 до 0,5 моль/л, например, 0,3 моль/л.
Что касается органического разбавителя, то он представляет собой TPH.
До или после введения в экстрактор 1, содержание азотной кислоты в рафинате при необходимости повышают, например, добавлением азотной кислоты с концентрацией 5 моль/л, чтобы оно составляло предпочтительно между 3 и 5 моль/л, например, 4 моль/л.
Кроме того, в рафинат добавляют по меньшей мере один комплексообразующий реагент, например, полиаминокарбоновую кислоту, такую как HEDTA, до концентрации типично от 0,01 до 0,1 моль/л, например, 0,05 моль/л, и назначением которого является подавление экстракции палладия органической фазой.
Во второй стадии, называемой «Промывание» на фиг.1, органическая фаза, вытекающая из экстрактора 1, циркулирует во втором экстракторе (обозначенном кодовым номером 2 позиции на фиг.1), в режиме противотока с водной фазой, которая предпочтительно содержит от 0,01 до 0,5 моль/л азотной кислоты, например, 0,05 моль/л, а также такой(-ие) же комплексообразующий(-ие) реагент(-ы) и в том же диапазоне концентраций, как тот или те, добавленные в рафинат.
Таким образом, в конце этих первых двух стадий получают органическую фазу, которая содержит америций, кюрий, лантаниды, иттрий, молибден, цирконий и железо, и которую направляют в третий экстрактор (обозначенный кодовым номером 3 позиции на фиг.1), где происходит третья стадия способа, то есть, селективное вымывание америция из этой органической фазы.
Это вымывание, которое обозначено как «Вымывание америция (Am)» на фиг.1, достигается применением способа отделения америция согласно изобретению, то есть, в стадии, в которой проводят циркуляцию органической фазы, вытекающей из экстрактора 2 (которая в этом случае соответствует фазе Р1) в режиме противотока с водной фазой (которая тем самым соответствует фазе Р2), предпочтительно содержащей от 10-2 до 0,3 моль/л азотной кислоты, например, 0,1 моль/л, и производное этилендиамина общей формулы (I), такое как H4TPAEN, которое используют при концентрации, предпочтительно варьирующей от 10-4 до 10-2 моль/л, например, 10-3 моль/л.
Как видно на фиг.1, это вымывание предпочтительно завершается на четвертой стадии, называемой «Вымывание Cm/FP (кюрия/продуктов ядерного деления)» в этой фигуре, и которая состоит в циркуляции водной фазы, вытекающей из экстрактора 3, в четвертый экстрактор (экстрактор 4 на фиг.1), в режиме противотока со «свежей» органической фазой, идентичной по своему составу фазе, использованной в первой стадии, и предназначенной для извлечения в органическую фазу возможных следовых количеств кюрия и продуктов ядерного деления, которые могут сопровождать америций в водной фазе во время его вымывания, и тем самым повышения селективности этого вымывания.
Таким образом, в конце третьей и четвертой стадий получают водную фазу, которая исключительно или почти исключительно содержит америций, и которую поэтому выводят из цикла, и органическую фазу, которая уже больше не содержит или почти не содержит никакого америция, но которая все еще содержит кюрий, лантаниды, иттрий, молибден, цирконий и железо, которые были экстрагированы во время первой стадии.
Затем эту органическую фазу направляют в пятый экстрактор (экстрактор 5 на фиг. 1), где происходит пятая стадия процесса, то есть, вымывание всех металлических элементов, все еще присутствующих в этой фазе.
Это вымывание, которое обозначено как «Вымывание других элементов» на фиг. 1, достигается циркуляцией органической фазы, вытекающей из экстрактора 3, в режиме противотока с водной фазой, которая предпочтительно содержит от 0,5 до 1,5 моль/л азотной кислоты, например, 1 моль/л, а также один или более комплексообразующих реагентов, таких как водорастворимый дигликольамид типа TEDGA, который используют в концентрации типично от 0,01 до 0,5 моль/л, например, 0,2 моль/л, вместе с карбоновой кислотой, такой как щавелевая кислота, которую как таковую используют в концентрации обычно от 0,05 до 0,8 моль/л, например, 0,5 моль/л.
Таким образом, в конце этой пятой стадии получают органическую фазу, которая больше не содержит никакого из металлических элементов, которые были экстрагированы во время первой стадии, но которая содержит, в дополнение к малонамидному экстрагирующему реагенту и экстрагирующему реагенту на основе алкилфосфорной кислоты, определенное число загрязняющих примесей и продуктов разложения, в частности, в результате радиолиза, которые накопились во время предшествующих стадий.
Как видно на фиг.1, эту органическую фазу поэтому направляют в шестой экстрактор (экстрактор 6 на фиг.1) для очистки, например, путем одного или более промываний водным раствором сильного основания, с величиной рН, равной или большей, чем 8, таким как раствор карбоната натрия или гидроксида натрия с концентрацией от 0,1 до 0,3 М, и вспомогательно с помощью одной или более фильтраций в случае, если она содержит осадок.
Очищенная таким образом органическая фаза затем может быть направлена обратно в экстракторы 1 и 4 для использования в новом цикле обработки.
Пример 2: применение способа отделения америция согласно изобретению в процессе TODGA
Теперь сделана ссылка на фиг.2, которая схематически иллюстрирует второй примерный вариант исполнения способа селективного извлечения америция согласно изобретению, соответствующий применению способа отделения америция согласно изобретению в процессе TODGA.
Процесс TODGA был первоначально предложен для извлечения актинидов(III) совместно с лантанидами, присутствующими в рафинате из первого цикла очистки в процессе PUREX.
Это процесс основывается на применении дигликольамидного экстрагирующего реагента, в этом случае TODGA, который является более мощным экстрагирующим реагентом при высоком содержании азотной кислоты, чем DMDOHEMA.
Кроме того, в этом примерном варианте исполнения способ селективного извлечения америция согласно изобретению включает первую стадию, обозначенную как «Экстракция» на фиг.2, и в которой рафинат циркулирует в первом экстракторе (обозначенном кодовым номером 1 позиции на фиг.2) в режиме противотока с органической фазой, которая содержит TODGA, с концентрацией обычно от 0,1 до 0,2 моль/л, в растворе в органическом разбавителе, например, TPH.
В органической фазе также может присутствовать диалкилмоноамид, по меньшей мере столь же липофильный, как сольватирующий экстрагирующий реагент, такой как DHOA, или еще алкилфосфат, такой как TBP, например, с концентрацией 0,5 моль/л, чтобы повысить несущую способность этой фазы.
Подобно примеру 1, содержание азотной кислоты в рафинате, если необходимо, повышают либо до, либо во время его введения в экстрактор 1, например, добавлением азотной кислоты с концентрацией 5 моль/л, чтобы ее концентрация предпочтительно составляла между 3 и 5 моль/л, например, 4 моль/л.
Кроме того, к этому рафинату добавляют по меньшей мере два комплексообразующих реагента, назначением одного из которых является подавление экстракции палладия, тогда как другой исполняет функцию подавления экстракции циркония и железа. Поэтому первый из этих комплексообразующих реагентов представляет собой, например, HEDTA, подобно примеру 1, тогда как второй реагент представляет собой, например, карбоновую кислоту, такую как щавелевая кислота, которую используют в концентрации обычно 0,5 моль/л.
Во второй стадии, обозначенной как «Промывание» на фиг.2, органическая фаза, вытекающая из экстрактора 1, циркулирует во втором экстракторе (обозначенном кодовым номером 2 позиции на фиг.2) в режиме противотока с первой водной фазой, которая предпочтительно содержит от 1 до 4 моль/л азотной кислоты, например, 3 моль/л, а также такие же комплексообразующие реагенты и в тех же диапазонах концентраций, как те, которые были добавлены в рафинат, и затем в режиме противотока со второй водной фазой, имеющей более низкую кислотность, чем предыдущая фаза, например, с азотной кислотой при концентрации 0,5 моль/л.
Таким образом, в конце этих обеих первых стадий получают органическую фазу, которая содержит америций, кюрий, калифорний, лантаниды и иттрий, и которую направляют в третий экстрактор (обозначенный кодовым номером 3 позиции на фиг.2), где происходит третья стадия процесса, то есть селективное вымывание америция из этой органической фазы.
Это вымывание, которое обозначено как «Вымывание америция (Am)» на фиг.2, достигается применением способа отделения америция согласно изобретению, то есть, в стадии, в которой проводят циркуляцию органической фазы, вытекающей из экстрактора 2 (которая в этом случае соответствует фазе Р1) в режиме противотока с водной фазой (которая поэтому соответствует фазе Р2), которая предпочтительно содержит от 0,03 до 0,14 моль/л азотной кислоты, например, 0,1 моль/л, производное этилендиамина общей формулы (I), такое как H4TPAEN, который используют при концентрации, предпочтительно варьирующей от 10-4 до 10-2 моль/л, например, 10-3 моль/л, и вспомогательно соль для высаливания, такую как нитрат натрия, лития или гидроксиламина, которую используют в концентрации обычно от 0,1 до 3 моль/л, например, 1 моль/л.
Как видно на фиг. 2, это вымывание предпочтительно завершается на четвертой стадии, называемой «Вымывание кюрия (Cm)» в этой фигуре, и которая состоит в циркуляции в четвертом экстракторе (экстракторе 4 на фиг. 2) водной фазы, вытекающей из экстрактора 3, со «свежей» органической фазой, идентичной по своему составу фазе, использованной в первой стадии, и предназначенной для извлечения в органическую фазу возможных следовых количеств кюрия, калифорния, продуктов ядерного деления и продуктов коррозии, которые могут сопровождать америций в водной фазе во время его вымывания, и тем самым повышения селективности этого вымывания.
Таким образом, в конце третьей и четвертой стадий получают водную фазу, которая исключительно или почти исключительно содержит америций, и которую поэтому выводят из цикла, и органическую фазу, которая уже больше не содержит или почти не содержит никакого америция, но которая все еще содержит кюрий, калифорний, лантаниды и иттрий, которые были экстрагированы во время первой стадии.
Эту органическую фазу направляют в пятый экстрактор (экстрактор 5 на фиг. 2), где происходит пятая стадия процесса, то есть, вымывание всех металлических элементов, все еще присутствующих в этой фазе.
Это вымывание, которое обозначено как «Вымывание других элементов» на фиг. 2, достигается циркуляцией органической фазы, вытекающей из экстрактора 3, в режиме противотока с водной фазой, которая предпочтительно содержит от 0,005 до 0,05 моль/л азотной кислоты, например, 0,01 моль/л, и которая предпочтительно не содержит никакого комплексообразующего реагента.
Подобно примеру 1, органическую фазу, вытекающую из экстрактора 5, направляют в шестой экстрактор (экстрактор 6 на фиг.2) для очистки перед возвращением обратно в экстракторы 1 и 4 для использования в новом цикле обработки.
Пример 3: экспериментальное подтверждение достоверности способа, описанного в примерах 1 и 2
Экспериментальные испытания, предназначенные для подтверждения достоверности описанного в примерах 1 и 2 способа, проводят с использованием H4TPAEN в качестве производного этилендиамина общей формулы (I).
Для нужд этих испытаний синтезировали H4TPAEN с использованием пиридин-2,6-дикарбоновой кислоты в качестве исходного соединения, согласно следующей методике, значительно отличающейся от способа, предложенного в ссылке [2].
Поэтому эти синтезы описаны ниже и приведены в виде схемы на фиг.3.
1) Синтез H4TPAEN
*Синтез диметил-2,6-пиридинкарбоксилата из пиридин-2,6-дикарбоновой кислоты
5,2 г (3,1×10-2 моля) пиридин-2,6-дикарбоновой кислоты, обозначенной номером 1 на фиг.3, суспендируют в 20 мл безводного метанола. Добавляют объем 900 мкл 97%-ной серной кислоты, и смесь кипятят с обратным холодильником в течение 16 часов. После охлаждения метанол выпаривают в вакууме до получения белого твердого вещества. Добавляют насыщенный раствор бикарбоната натрия для доведения величины рН=7, то есть около 200 мл. Затем добавляют равный объем дихлорметана, используемый для проведения первой экстракции. Водную фазу повторно экстрагируют с использованием 100 мл дихлорметана. Органические фазы объединяют и промывают 50 мл насыщенного раствора хлорида натрия. Конечную органическую фазу обезвоживают над безводным сульфатом натрия. Растворитель выпаривают в вакууме.
Таким образом, получают 5,3 г диметил-2,6-пиридинкарбоксилата, обозначенного номером 2 на фиг.3, в виде белого твердого вещества, с выходом 90%.
Анализ этого соединения с использованием протонного ЯМР дает следующий результат:
1Н-ЯМР (CDCl3, 300 МГц, 298K), δ (млн-1): 8,25 (д, J=7,3 Гц, 2H); 7,97 (т, J=7,3 Гц, 1H); 3,96 (с, 6H, CH3).
*Синтез метил-6-гидроксиметил-2-пиридинкарбоксилата из диметил-2,6-пиридинкарбоксилата
2 г (10-2 моля) диметил-2,6-пиридинкарбоксилата суспендируют в 90 мл метанола. Реакционную смесь охлаждают до температуры 0ºС, и затем при этой температуре добавляют тремя порциями 590 мг (1,56×10-2 моля) борогидрида натрия. Раствор становится прозрачным, и смесь перемешивают при комнатной температуре в течение 24 часов. Значение рН доводят до 3 с помощью 37%-ной соляной кислоты. Растворитель выпаривают, и затем твердый остаток повторно суспендируют в 100 мл воды, и добавляют насыщенный раствор бикарбоната натрия, чтобы получить значение рН 7. Экстрагирование продукта в органическую фазу проводят с использованием 100 мл дихлорметана. Водную фазу повторно экстрагируют тем же количеством растворителя. Органические фазы объединяют и обезвоживают над безводным сульфатом натрия.
Тем самым получают 1,41 г метил-6-гидроксиметил-2-пиридинкарбоксилата, обозначенного номером 3 на фиг.3, в виде белого твердого вещества, то есть, с выходом 82%.
Результаты анализа этого соединения с помощью протонного и углеродного 13С-ЯМР являются следующими:
1Н-ЯМР (CDCl3, 300 МГц, 298K), δ (млн-1): 8,04 (дт, J=7,7 Гц, J=0,6 Гц, 1H), 7,86 (т, J=7,7 Гц, 1H), 7,57 (дт, J=7,7 Гц, J=0,6 Гц, 1H), 4,88 (с, 2H, CH2OH), 3,99 (с, 6H, CH3).
13C-ЯМР, эксперимент DEPT 135 (CDCl3, 300 МГц, 298K), δ (млн-1): 138,1; 124,5; 124,2; 65,1(CH2OH); 53,3 (CH3).
*Синтез метил-6-хлорметил-2-пиридинкарбоксилата из метил-6-гидроксиметил-2-пиридинкарбоксилата
2,25 г (1,28×10-2 моля) метил-6-гидроксиметил-2-пиридинкарбоксилата вводят в реакцию при температуре 0ºС с 4,5 мл (6,1×10-2 моля; 4,5 эквивалента) тионилхлорида, используемого в качестве как реагента, так и растворителя. Реакцию проводят при температуре 0ºС в течение 1 часа. Избыток тионилхлорида выпаривают в вакууме при комнатной температуре, и добавляют метанол до прекращения выделения газа. Через 5 минут раствор выпаривают в вакууме. Желтое масло заливают 100 мл толуола и дважды промывают 50 мл холодного 10%-го раствора бикарбоната натрия. Водные фазы повторно экстрагируют с использованием 100 мл толуола. Органические фазы объединяют, промывают насыщенным раствором хлорида натрия и обезвоживают.
Таким образом, получают 2,32 г метил-6-хлорметил-2-пиридинкарбоксилата, обозначенного номером 4 на фиг.3, в виде желтого масла, которое кристаллизуется, то есть, с выходом 90%.
Результаты анализа этого соединения с помощью протонного и углеродного 13С-ЯМР являются следующими:
1Н-ЯМР (CDCl3, 300 МГц, 298K), δ (млн-1): 8,10 (д, J=7,71 Гц, 1H), 7,92 (т, J=7,71 Гц, 1H), 7,75 (д, J=7,71 Гц, 1H), 4,79 (с, 2H, CH2Cl), 4,03 (с, 6H, CH3).
13C-ЯМР, эксперимент DEPT 135 (CDCl3, 300 МГц, 298K), δ(млн-1): 138,6; 126,6; 124,9; 53,5 (CH3); 40,7 (CH2C1).
*Синтез N,N,N',N'-тетракис[(6-карбоксиметилпиридин-2-ил)метил]этилендиамина из метил-6-хлорметил-2-пиридинкарбоксилата
2 г (1,08×10-2 моля) метил-6-хлорметил-2-пиридинкарбоксилата вносят в реактор, и установку продувают пропусканием потока аргона. Добавляют объем 36 мл безводного ацетонитрила, и затем, после растворения исходного вещества, добавляют 175 мкл (2,63×10-3 моля) этилендиамина и затем 1,49 г (1,08×10-2 моля) карбоната калия. Смесь кипятят с обратным холодильником в течение 14 часов, и раствор приобретает оранжевый цвет. Растворитель выпаривают для получения масла, которое кристаллизуется. Последнее растворяют в 100 мл дихлорметана. Органическую фазу дважды промывают 40 мл воды, и затем обезвоживают над безводным сульфатом натрия, что дает возможность получить 2,48 г оранжевого твердого вещества, которое перекристаллизовывают из изопропанола.
Тем самым получают 700 мг очищенного N,N,N',N'-тетракис[(6-карбоксиметилпиридин-2-ил)метил]этилендиамина, обозначенного номером 5 на фиг.3, в виде бежевого твердого вещества, то есть с выходом 40%.
Результаты анализа этого соединения с помощью протонного ЯМР являются следующими:
1Н-ЯМР (CDCl3, 300 МГц, 298K), δ (млн-1): 7,97 (дд, J=6,96 Гц, J=1,68 Гц, 1H), 7,71 (м, 2H), 3,98 (с, 12H, CH3), 3,89 (с, 8H, PyCH2N), 2,78 (с, 4H, NCH2CH2).
*Синтез H4TPAEN из N,N,N',N'-тетракис[(6-карбоксиметилпиридин-2-ил)метил]этилендиамина
825 мг N,N,N',N'-тетракис[(6-карбоксиметилпиридин-2-ил)метил]этилендиамина суспендируют в 4,5 мл 6М соляной кислоты. Смесь кипятят с обратным холодильником в течение 14 часов, и при комнатной температуре появляется коричневый осадок. Это твердое вещество отфильтровывают, дважды промывают 2 мл воды и затем высушивают в вакууме при комнатной температуре в течение 14 часов.
Таким образом, получают 690 мг H4TPAEN в виде бежевого порошка, то есть, с выходом 80%.
Результаты анализа этого соединения с помощью протонного ЯМР являются следующими:
1Н-ЯМР (CDCl3, 300 МГц, 298K), δ (млн-1): 7,91 (м, 2H); 7,67 (м, 1H); 4,51 (с, 8H, PyCH2N); 3,70 (с, 4H, NCH2CH2).
2) Экспериментальное подтверждение достоверности способа, описанного в примере 1
*Экстракция/промывание
Испытания в пробирках проводят с использованием:
- водной фазы, моделирующей рафинат, происходящий из переработки облученного ядерного топлива типа UOX3 (оксидного уранового) в процессе PUREX, за исключением того, что америций-241 и кюрий-244 присутствуют только в следовых количествах;
- органической фазы, содержащей 0,6 моль/л DMDOHEMA и 0,3 моль/л HDEHP в TPH; и
- для промывания дистиллированной воды, специально не содержащей никакого комплексообразующего реагента, чтобы не подавлять экстракцию палладия и иметь возможность исследовать его поведение во время последующей стадии селективного вымывания америция.
Содержание азотной кислоты в водной фазе, моделирующей рафинат, составляет 4 моль/л.
Его качественный и количественный состав в отношении металлических элементов приведен ниже в таблице I. Все эти элементы растворены в виде нитратов.
Таблица I | ||
Элементы | Концентрации | |
ммол/л | мг/л | |
241Am | 5,9×10-4 | 1,4×10-1 |
244Cm | 8,2×10-6 | 2×10-3 |
Ce | 5,5 | 760 |
Eu | 0,32 | 48 |
Fe | 1,8 | 100 |
Gd | 0,23 | 36 |
La | 2,8 | 391 |
Mo | 12 | 1137 |
Nd | 9,0 | 1297 |
Pd | 4,2 | 448 |
Pr | 2,6 | 363 |
Sm | 1,9 | 282 |
Y | 0,61 | 54 |
Zr | 13 | 1189 |
Сначала приводят в контакт между собой органическую фазу и водную фазу, моделирующую рафинат, в равных объемах, и оставляют при перемешивании в течение 10 минут при постоянной температуре 25ºС.
После декантации и отделения органической фазы от водной фазы измеряют активности америция-241 и кюрия-244 с помощью α-спектрометрии в каждой из этих фаз, тогда как концентрации других металлических элементов измеряют только в водной фазе с использованием атомной эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой, также известной под аббревиатурой ICP-AES.
Коэффициенты распределения америция-241 и кюрия-244 определяют расчетом соотношения «(активность в органической фазе)/(активность в водной фазе)», тогда как коэффициенты распределения других металлических элементов определяют расчетом соотношения «(начальная концентрация - конечная концентрация)/начальная концентрация».
Затем органическую фазу приводят в контакт с дистиллированной водой, в количестве 8 объемов дистиллированной воды на 1 объем органической фазы, и всю смесь оставляют при перемешивании в течение 10 минут при постоянной температуре 25ºС.
После декантации и разделения органической и водной фаз измеряют активности америция-241 и кюрия-244 с помощью α-спектрометрии в каждой из этих фаз, тогда как концентрации других металлических элементов измеряют только в водной фазе с использованием ICP-AES.
Коэффициенты распределения америция-241, кюрия-244 и других металлических элементов определяют таким же путем, как ранее.
Приведенная ниже таблица II показывает коэффициенты (DM) распределения и полученные отсюда коэффициенты (FSAm/M) разделения. В этой таблице также указаны коэффициенты распределения азотной кислоты.
Таблица II | |||||
Экстракция | Промывание | ||||
DM | FSAm/M | DM | FSAm/M | ||
Элементы | 241Am | 8,1 | 22 | ||
244Cm | 5,1 | 1,6 | 20 | 1,1 | |
Ce | 7,9 | 1,0 | 19 | 1,1 | |
Eu | 5,9 | 1,4 | 132 | 0,17 | |
Fe | 82 | 0,10 | >200 | <0,11 | |
Gd | 4,3 | 1,9 | 43 | 0,5 | |
La | 6,0 | 1,4 | 8 | 2,7 | |
Mo | 136 | 0,06 | 387 | 0,1 | |
Nd | 7,0 | 1,2 | 25 | 0,9 | |
Pd | 5,4 | 1,5 | 2 | 11,7 | |
Pr | 8,1 | 1,0 | 24 | 0,9 | |
Sm | 6,4 | 1,3 | 44 | 0,5 | |
Y | 3,4 | 2,4 | >20 | <1,1 | |
Zr | 652 | 0,01 | 597 | 0,04 | |
HNO3 | 0,15 | 0,04 |
Эта таблица показывает, что стадия экстракции позволяет экстрагировать основную часть металлических элементов, присутствующих в рафинате, поскольку все коэффициенты распределения этих элементов превышают значение 3. Кроме того, при использовании в промышленном масштабе экстрактора с 8 ступенями и соотношения величин расхода потока О/А (органического относительно водного), равного или большего, чем 1, это должно обеспечить возможность экстрагировать в органическую фазу более 99,9% металлических элементов, присутствующих в рафинате.
Назначением стадии, в которой проводят промывание, является возвращение в водную фазу азотной кислоты, которая оказалась экстрагированной вместе с металлическими элементами.
Теперь коэффициенты распределения для азотной кислоты, приведенные в таблице II, показывают, что эта кислота не очень экстрагируется смесью DMDOHEMA/HDEHP. В конце стадии промывания концентрация азотной кислоты в органической фазе составляет менее 5×10-3 моль/л, что является пренебрежимо малой величиной.
С другой стороны, все коэффициенты распределения металлических элементов превышают 2, что означает, что эти элементы по большей части остаются в органической фазе.
*Селективное вымывание америция
Испытания в пробирках проводят с использованием:
- органической фазы из испытания, проведенного с предварительно выполненным промыванием и поэтому содержащей 241Am, 244Cm, Ce, Eu, Fe, Gd, La, Mo, Nd, Pd, Pr, Sm, Y и Zr; и
- водной фазы, содержащей 0,1 моль/л азотной кислоты и 0,001 моль/л H4TPAEN.
Обе этих фазы приводят в контакт между собой, в равных объемах, и оставляют при перемешивании в течение десяти минут при постоянной температуре 25ºС.
После декантации и разделения органической и водной фаз измеряют активности америция-241 и кюрия-244 с помощью α-спектрометрии в каждой из этих фаз, тогда как концентрации других металлических элементов измеряют только в водной фазе с использованием ICP-AES.
Коэффициенты распределения америция-241 и кюрия-244 определяют расчетом соотношения «(активность в органической фазе)/(активность в водной фазе)».
Коэффициенты распределения других металлических элементов определяют расчетом соотношения «(концентрация в органической фазе)/(концентрация в водной фазе)», причем концентрацию в органической фазе оценивают вымыванием этих элементов в азотнокислую водную фазу с высокой комплексообразующей способностью (HNO3=1 моль/л; TEDGA=0,2 моль/л; щавелевая кислота=0,5 моль/л; 1 объем органической фазы на 1 объем водной фазы; продолжительность вымывания=10 минут; температура=25ºС), и измерением с помощью ICP-AES концентрации указанных элементов в водной фазе, происходящей из стадии, в которой проводят вымывание.
Таблица III ниже показывает коэффициенты (DM) распределения и тем самым полученные коэффициенты (FSAm/M) разделения.
Таблица III | ||
Элементы | DM | FSAm/M |
241Am | 1,1 | |
244Cm | 3,0 | 2,7 |
Ce | 8,9 | 7,9 |
Eu | 51 | 45 |
Fe | >200 | >150 |
Gd | 30 | 27 |
La | 5,2 | 4,6 |
Mo | 226 | 200 |
Nd | 11 | 10 |
Pd | 0,32 | 0,3 |
Pr | 10 | 9 |
Sm | 23 | 20 |
Y | >30 | >25 |
Zr | >600 | >540 |
Эта таблица показывает, что все коэффициенты разделения между америцием-241 и другими металлическими элементами превышают величину 2,5, за исключением палладия, который лучше вымывается из органической фазы, чем америций.
Поэтому, если имеется намерение предотвратить загрязнение вымываемого америция палладием, необходимо во время стадий экстракции и промывания, которые предшествуют стадии селективного вымывания америция, использовать комплексообразующий реагент, обеспечивающий возможность подавления экстракции палладия, например, HEDTA, как описано выше в примере 1.
Образование комплекса палладия с HEDTA уже было подтверждено на реальном растворе с высокой активностью в ссылке [14].
Таблица III также показывает, что, за исключением палладия, лантаниды и кюрий-244 представляют собой элементы, которые хуже отделяются от америция.
Это является основанием того, почему проводят дополнительное испытание с использованием:
- первой азотнокислой водной фазы S1, содержащей 0,001 моль/л H4TPAEN, а также Ce, Eu, Gd, La, Nd, Pr, Sm и Y, растворенные в форме нитратов, и для которой значение рН устанавливают на 1;
- второй азотнокислой водной фазы S2, отличающейся от фазы S1 только тем, что ее значение рН было установлено на 2; и
- органической фазы, содержащей 0,6 моль/л DMDOHEMA и 0,3 моль/л HDEHP в TPH, использованной для экстракции америция-241, кюрия-244, церия-139 и европия-152 из водного раствора, содержащего 4 моль/л азотной кислоты, и промытой в конце этой экстракции дистиллированной водой; концентрации катионов в этой органической фазе, как измеренные с использованием γ-спектрометрии в конце этого промывания, являются следующими:
[152Eu]=10-3 мг/л
[139Ce]=2,7×10-6 мг/л
[241Am]=9,5×10-2 мг/л, и
[244Cm]=1,3×10-3 мг/л.
Начальные концентрации металлических элементов в фазах S1 и S2, как определенные с использованием ICP-AES, показаны ниже в таблице IV.
Таблица IV | ||
Элементы | Концентрации (мг/л) | |
S1 | S2 | |
Ce | 377 | 393 |
Eu | 24 | 25 |
Gd | 23 | 24 |
La | 189 | 195 |
Nd | 642 | 668 |
Pr | 154 | 159 |
Sm | 142 | 148 |
Y | 62 | 65 |
Фазы S1 и S2 приводят в контакт параллельно, в равных объемах, с фракцией органической фазы, и оставляют при перемешивании с нею в течение 15 минут при постоянной температуре 25ºС.
После декантации и разделения органической и водной фаз измеряют активности америция-241, кюрия-244, церия-139 и европия-152, с использованием α- и γ-спектрометрии, соответственно, в каждой из этих фаз, тогда как концентрации других металлических элементов (Ce, Eu, Gd, La, Nd, Pr, Sm, Y) измеряют только в водной фазе с использованием ICP-AES.
Коэффициенты распределения америция-241, кюрия-244, церия-139 и европия-152 определяют расчетом соотношения «(активность в органической фазе)/(активность в водной фазе)».
Коэффициенты распределения других металлических элементов определяют расчетом соотношения «(концентрация в органической фазе)/(концентрация в водной фазе)», причем концентрацию в органической фазе оценивают вымыванием этих элементов в азотнокислую водную фазу с высокой комплексообразующей способностью (HNO3=1 моль/л; TEDGA=0,2 моль/л; щавелевая кислота=0,5 моль/л; 1 объем органической фазы на 1 объем водной фазы; продолжительность вымывания=10 минут; температура=25ºС), и измерением с помощью ICP-AES концентрации указанных элементов в водной фазе, происходящей из стадии, в которой проводят это вымывание.
Таблица V ниже показывает коэффициенты (DM) распределения и полученные отсюда коэффициенты (FSAm/M) разделения для каждой из фаз S1 и S2.
Таблица V | ||||
Элементы | S1 Конечное значение рН=1 | S2 Конечное значение рН=1,5 | ||
DM | FSM/Am | DM | FSM/Am | |
241Am | 0,30 | 0,19 | ||
244Cm | 0,70 | 2,3 | 0,57 | 3,0 |
139Ce | 2,4 | 8,0 | 6,6 | 35 |
Ce | 2,4 | 7,9 | 6,5 | 35 |
152Eu | 10 | 32 | 129 | 685 |
Eu | 12 | 38 | >20 | >100 |
Gd | 16 | 54 | >20 | >100 |
La | 1,1 | 3,7 | 6,9 | 37 |
Nd | 3,4 | 11 | 9,2 | 49 |
Pr | 3,0 | 10 | 7,3 | 39 |
Sm | 6,6 | 22 | 35 | 188 |
Y | >30 | >100 | >30 | >150 |
Эта таблица показывает, что коэффициенты распределения церия-139 и европия-152, первоначально присутствовавших в органической фазе, эквивалентны коэффициентам распределения для церия и европия, первоначально присутствовавших в водной фазе. Это значит, что существует обратимость между экстракцией и вымыванием лантанидов в присутствии H4TPAEN. Поэтому эти результаты могут быть сравнены с результатами, показанными выше в таблице III, и которые были получены для элементов, которые первоначально были в органической фазе.
Это дополнительное испытание подтверждает, что можно отделить америций от кюрия, от лантанидов и от иттрия с помощью азотнокислой водной фазы, содержащей 0,001 моль/л H4TPAEN. Оно также показывает, что в технологических условиях, использованных в этом испытании, коэффициент распределения америция составляет менее 0,4.
Применение в промышленном масштабе стадии, в которой проводят селективное вымывание америция с использованием азотнокислой водной фазы с величиной рН от 1 до 1,5, содержащей 0,001 моль/л H4TPAEN и при соотношении О/А величин расхода потока от 1 до 2, в 32 ступенях, поэтому должно обеспечить возможность извлечения более 99% экстрагированного америция с содержанием менее 1% кюрия и экстрагированных лантанидов.
*Вымывание других металлических элементов:
Испытания в пробирках проводят с использованием:
- органической фазы из испытания, проведенного с вымыванием америция, проведенного ранее, и поэтому содержащей 244Cm, Ce, Eu, Fe, Gd, La, Mo, Nd, Pr, Sm, Y и Zr; и,
- водной фазы, содержащей 1 моль/л азотной кислоты, 0,2 моль/л TEDGA и 0,8 моль/л щавелевой кислоты.
Обе этих фазы приводят в контакт между собой, в равных объемах, и смесь оставляют при перемешивании в течение 10 минут при постоянной температуре 25ºС.
После декантации и разделения органической и водной фаз измеряют активность кюрия-244 с помощью α-спектрометрии в каждой из этих фаз, тогда как концентрации других металлических элементов измеряют только в водной фазе с использованием ICP-AES.
Коэффициент распределения кюрия-244 определяют расчетом соотношения «(активность в органической фазе)/(активность в водной фазе)», тогда как коэффициенты распределения других металлических элементов определяют расчетом соотношения «(концентрация в органической фазе)/(концентрация в водной фазе)», причем концентрацию в органической фазе оценивают вымыванием этих элементов в азотнокислую водную фазу с высокой комплексообразующей способностью (HNO3=1 моль/л; TEDGA=0,2 моль/л; щавелевая кислота=0,5 моль/л; 1 объем органической фазы на 1 объем водной фазы; продолжительность вымывания=10 минут; температура=25ºС), и измерением с помощью ICP-AES их концентрации в водной фазе, происходящей из стадии, в которой проводят это вымывание.
Таблица VI ниже показывает полученные таким образом коэффициенты (DM) распределения.
Таблица VI | |
Элементы | DM |
244Cm | 0,008 |
Ce | 0,001 |
Eu | 0,009 |
Fe | 0,04 |
Gd | 0,02 |
La | 0,005 |
Mo | 0,03 |
Nd | 0,001 |
Pr | 0,002 |
Sm | 0,006 |
Y | 0,015 |
Zr | 0,005 |
Эта таблица показывает, что коэффициенты распределения составляют гораздо меньше 0,1 для всех металлических элементов. Это значит, что должно быть возможным достижение в промышленном масштабе количественного вымывания всех этих элементов с использованием водного раствора с 1 моль/л азотной кислоты, 0,2 моль/л TEDGA и 0,8 моль/л щавелевой кислоты, и при соотношении О/А величин расхода потока порядка 10 только в 4 ступенях.
3) Экспериментальное подтверждение достоверности способа, описанного в примере 2
Первая, вторая и пятая стадии способа, описанного в примере 2, уже были подтверждены использованием центробежных экстракторов (ссылка [9]), описываемые здесь испытания предназначены только для подтверждения возможности достижения селективного вымывания америция в этом способе путем комплексообразования с H4TPAEN.
Проводят два испытания, одно для тестирования поведения америция, кюрия, лантанидов и европия, и другое для измерения эффективности разделения америция/калифорния.
*Селективность вымывания америция по отношению к кюрию, лантанидам и европию
Это испытание проводят с использованием органической фазы, содержащей 0,1 моль/л TODGA в TPH.
Сначала эту органическую фазу приводят в контакт, в равных объемах, с водной фазой со следующим составом:
[Eu]=6,5×10-5 моль/л;
[La]=5,8×10-5 моль/л;
Следовые количества 241Am, 244Cm и 152Eu;
[NaNO3]=3 моль/л.
Европий и лантан растворены в этой фазе в форме нитратов, и их концентрацию измеряют с использованием ICP-AES.
Значение рН устанавливают на 2 добавлением NaOH.
Органическую и водную фазы оставляют при перемешивании в течение 15 минут при постоянной температуре 25ºС.
После декантации и отделения органической фазы от водной фазы измеряют активности америция-241, кюрия-244 и европия-152, с использованием α- и γ-спектрометрии, соответственно, в каждой из этих фаз. Параллельно измеряют концентрации других металлических элементов только в водной фазе с использованием ICP-AES.
Полученные результаты показывают, что основная часть этих металлических элементов экстрагирована в органическую фазу.
Органическую фазу, содержащую 0,1 моль/л TODGA в TPH, следовые количества 241Am, 244Cm и 152Eu, 5×10-5 моль/л европия (неактивного) и 5,8×10-5 моль/л лантана, приводят в контакт, в равных объемах, с водными фазами, содержащими 6,5×10-4 моль/л H4TPAEN, 3 моль/л NaNO3 в азотной кислоте с молярностью, варьирующей от 0,03 до 0,045.
Органическую и водную фазы оставляют при перемешивании в течение 15 минут при постоянной температуре 25ºС.
После декантации и разделения органической и водной фаз измеряют активности америция-241, кюрия-244 и европия-152, с использованием α- и γ-спектрометрии, соответственно, в каждой из этих фаз, тогда как концентрации лантана и европия (неактивного) измеряют только в водной фазе с использованием ICP-AES.
Коэффициенты распределения кюрия-244 и европия-152 определяют расчетом соотношения «(активность в органической фазе)/(активность в водной фазе)», тогда как коэффициенты распределения лантана и европия (неактивного) определяют расчетом соотношения «(начальная концентрация - конечная концентрация)/(начальная концентрация)».
Таблица VII ниже показывает коэффициенты (DM) распределения и полученные отсюда коэффициенты (FSM/Am) разделения согласно концентрации азотной кислоты, которые проявляют водные фазы в конце вымывания америция.
Таблица VII | ||||||
Металлические элементы | [HNO3]конечная=0,023 моль/л | [[HNO3]конечная=0,035 моль/л | [HNO3]конечная=0,044 моль/л | |||
DM | FSM/Am | DM | FSM/Am | DM | FSM/Am | |
241Am | 0,090 | 0,58 | 1,1 | |||
244Cm | 0,33 | 3,7 | 2,1 | 3,6 | 3,9 | 3,6 |
152Eu | 63 | 700 | 159 | 290 | 202 | 177 |
La | 1,3 | 15 | 3,8 | 6,6 | 7,4 | 6,7 |
Eu | 38 | 424 | 97 | 168 | 125 | 114 |
Эта таблица подтверждает, что, в пределах области процесса TODG, кюрий-244 представляет собой элемент, который труднее всего отделить от америция-241.
Однако, когда коэффициент разделения между кюрием и америцием составляет более 3,5, и это не зависит от кислотности водной фазы, должно быть возможным извлечение более 99% америция селективно от других элементов с помощью экстрактора по меньшей мере с 30 ступенями.
*Селективность вымывания америция по отношению к калифорнию
Это испытание проводят с использованием органической фазы, содержащей 0,2 моль/л TODGA и 0,5 моль/л TBP в TPH. TBP используют в качестве модификатора фазы.
В первой фазе эту органическую фазу приводят в контакт, в равных объемах, с водной фазой следующего состава:
249Cf=8500 кБк/л=2,4×10-2 мг/л;
241Am=10000 кБк/л=7,9×10-2 мг/л;
152Eu=11300 кБк/л=1,8×10-3 мг/л;
[HNO3]=3 моль/л;
и всю смесь оставляют при перемешивании в течение 30 минут при постоянной температуре 25ºС. Целью этой операции является экстракция радиоактивных меток в органическую фазу.
Затем, после декантации и разделения органической и водной фаз, органическую фазу приводят в контакт, в равных объемах, с водной фазой, содержащей 0,01 моль/л азотной кислоты, и смесь оставляют при перемешивании в течение 30 минут при постоянной температуре 25ºС. Цель этой операции состоит в вымывании азотной кислоты, которая могла быть экстрагирована во время предшествующей операции.
После декантации и разделения органической и водной фаз измеряют активности америция-241, калифорния-249 и европия-152, с использованием α- и γ-спектрометрии, соответственно, в каждой из этих фаз.
Полученные результаты показывают, что основная часть этих радиоактивных меток была экстрагирована в органическую фазу.
Затем полученную таким образом органическую фазу, которая поэтому содержит следовые количества 241Am, 249Cf и 152Eu, приводят в контакт, в равных объемах, с водной фазой, содержащей 0,1 моль/л азотной кислоты и 0,001 моль/л H4TPAEN, и смесь оставляют при перемешивании в течение 30 минут при постоянной температуре 25ºС.
После декантации и разделения органической и водной фаз измеряют активности америция-241, калифорния-249 и европия-152, с использованием α- и γ-спектрометрии, соответственно, в каждой из этих фаз, и их коэффициенты распределения определяют расчетом соотношения «(активность в органической фазе)/(активность в водной фазе)».
Таблица VIII ниже показывает коэффициенты (DM) распределения и полученные отсюда коэффициенты (FSM/Am) разделения.
Таблица VIII | ||
Элементы | [HNO3]конечная=0,14 моль/л | |
DM | FSM/Am | |
241Am | 0,075 | |
249Cf | 2,6 | 34 |
152Eu | 3,2 | 43 |
Эта таблица показывает, что возможно отделение америция от калифорния с помощью водной фазы, содержащей 0,001 моль/л H4TPAEN, даже при содержании азотной кислоты 0,14 моль/л.
Преимущество возможности использования такой кислотности является двойственным, то есть:
- что исключается необходимость в применении буферной системы для стабилизации величины рН водной фазы, используемой для вымывания, и
- что, в случае селективного вымывания америция, исключения необходимости в использовании соли для высаливания, такой как нитрат натрия, способной повысить коэффициенты распределения элементов, которые не должны быть вымыты.
Поэтому водная фаза может состоять только из H4TPAEN, азотной кислоты и воды.
Коэффициент распределения америция составляет менее 0,1, тогда как коэффициент разделения между калифорнием и америцием составляет более 40.
Применение в промышленном масштабе стадии селективного вымывания америция с использованием азотнокислой водной фазы с величиной рН от 1 до 1,5, содержащей 0,001 моль/л H4TPAEN, и при соотношении О/А величин расхода потока, близком к 3, в 12 ступенях поэтому должно обеспечить возможность извлечения 99,9% экстрагированного америция с содержанием менее 0,1% экстрагированного калифорния.
ЦИТИРОВАННЫЕ ЛИТЕРАТУРНЫЕ ИСТОЧНИКИ
[1] Международная Заявка PCT WO 2007/135178
[2] Патентная заявка Франции 2 890 657
[3] R.B. Gujar, S.A. Ansari, M. S. Murali, P.K. Mohapatra, V.K. Manchanda, J. Radioanal. Nucl. Chem., том 284, стр. 377-385 (2010)
[4] R.B. Gujar, S.A. Ansari, P.K. Mohapatra, V.K. Manchanda, Solv. Ext. Ion Exch., том 28, стр. 350-366 (2010)
[5] S.A. Ansari, P.N. Pathak, V.K. Manchanda, M. Husain, A.K. Prasad, V.S. Parmar, Solv. Ext. Ion Exch., том 23, стр. 463-479 (2005)
[6] S. Tachimori, S. Susuki, Y. Sasaki, A. Apichaibukol, Solv. Ext. Ion Exch., том 21 (№ 5), стр. 707-715 (2003)
[7] G. Modolo, H. Asp, H. Vijgen, R. Malmbeck, D. Magnusson, C. Sorel, Solv. Ext. Ion Exch., том 26, стр. 62-76 (2008)
[8] Y. Sasaki, Y. Morita, Y. Kitatsuji, T. Kimura, Solv. Ext. Ion Exch., том 28, стр. 335-349 (2010)
[9] M.C. Charbonnel, C. Nicol, L. Berthon, P. Baron, Proceedings of the International Conference GLOBAL'97 (Труды Международной конференции «GLOBAL'97»), Йокогама, Япония (1997).
[10] L. Spjuth, J.O. Liljenzin, M. Skålberg, M.J. Hudson, G.Y.S. Chan, M.G.B. Drew, M. Feaviour, P.B. Iveson, C. Madic, Radiochimica Acta, том 78, стр. 39-46 (1997)
[11] Патентная заявка Франции 2 845 616
[12] P. Baron, X. Hérès, M. Lecomte, M. Masson, «Separation of the Minor Actinides: the DIAMEX-SANEX Concept» («Отделение малых количеств актинидов: концепция процесса DIAMEX-SANEX»), Proceedings of the International Conference GLOBAL'01 (Труды Международной конференции «GLOBAL'01»), Париж, Франция (2001)
[13] P.S. Dhami, R.R. Chitnis, V. Gopalakrishnan, P.K. Wattal, A. Ramnujam, A.K. Bauri, Sep. Sci. Technol., том 36 (№ 2), стр. 325-335 (2001)
[14] B. Weaver, F.A. Kappelmann, «TALSPEAK: A New Method of Separating Americium and Curium from the Lanthanides by Extraction from an Aqueous Solution of Aminopolyacetic Acid Complex with a Monoacidic Organophosphate or Phosphonate» («TALSPEAK: Новый метод отделения америция и кюрия от лантанидов экстракцией из водного раствора комплекса аминополиуксусной кислоты с монокислотным органическим фосфатом или фосфонатом»), Rapport ORNL-3559 (1964)
[15] M. Kubota, Y. Morita, R. Tatsugae, T. Fujiwara, Y. Kondo, «Development of Partitioning Process at JAERI» («Разработка способа распределения в JAERI (Японский институт исследования атомной энергии)»), Third International Information Exchange Meeting on Actinide and Fission Product Partitioning and Transmutation (Третья Международная конференция по обмену информацией относительно распределения и превращения актинидов и продуктов ядерного деления), Кадараш, Франция (1994).
[16] S. Tachimori, A. Sato, H. Nakamura, J. Nucl. Sci. Technol., том 16 (№ 6), стр. 434 (1979)
[17] M. Kubota, Y. Morita, «Preliminary assessment on four group partitioning process developed in JAERI» («Предварительная оценка способа распределения на четыре группы, разработанного в JAERI»), Proceedings of the International Conference GLOBAL'97 (Труды Международной конференции «GLOBAL'97»), Йокогама, Япония (1997).
[18] Y. Morita, J.P. Glatz, M. Kubota, L. Koch, G. Pagliosa, K. Roemer, A. Nicholl, Solv. Ext. Ion Exch., том 14 (№ 3), стр. 385-400 (1996)
[19] J. Yamagawa, M. Goto, F. Nakashio, Solv. Ext. and Res. Dev, том 4, стр. 12-22 (1997)
[20] S.D. Chaudhary, P.S. Dhami, V. Gopalakrishnan, A. Ramanujam, J.N. Mathur, «Solvent extraction of trivalent actinides and lanthanides from various aqueous media using KSM-17» («Экстракция растворителями трехвалентных актинидов и лантанидов из разнообразных водных сред с использованием KSM-17»), NUCAR 97: Nuclear and Radiochemistry Symposium. Department of Atomic Energy («NUCAR 97: Симпозиум по ядерной и радиационной химии, Отделение атомной энергии»), Бомбей, Индия (1997)
[21] P.N. Pathak, R. Veeraraghavan, P.K. Mohapatra, V.K. Manchanda, «Use of 3-phenyl-4-benzoyl-5-isoxazolone for the recovery of americium(III) from simulated nuclear waste solution» («Применение 3-фенил-4-бензоил-5-изоксазолона для извлечения америция(III) из модельного раствора ядерных отходов»), NUCAR 97: Nuclear and Radiochemistry Symposium, Department of Atomic Energy, Бомбей, Индия (1997)
[22] M.L.P. Reddy, R.L. Varma, T.R. Ramamohan, T.P. Rao, C.S.P. Iyer, A.D. Damodaran, J.N. Mathur, M. S. Murali, R.H. Iyer, Radiochimiea Acta, том 69, стр. 55-60 (1995)
[23] Патентная заявка Франции 2 738 663
[24] Y. Koma, M. Watanabe, S. Nemoto, Y. Tanaka, J. Nucl. Sci. Technol., том 35 (№ 2), стр. 130-136 (1998)
[25] J.D. Law, T. G. Garn, D.H. Meikrantz, J. Warburton, Sep. Sci. Technol., том 45, стр. 1769-1775 (2010)
[26] K. Arai, M. Yamashita, M. Hatta, Nucl. Sci. Techn., том 34 (№ 5), стр. 521-526 (1997)
[27] Y. Zhu, C. Song, Nucl. Technol., том 108, стр. 361 (1994)
[28] E.M. Bond, U. Engelhardt, T.P Deere, B.M. Rapko, R.T. Paine, J.R. FitzPatrick, Solv. Ext. Ion Exch., том 16 (№ 4), стр. 967-983 (1998)
[29] L. Rao, Y. Xia, B.M. Rapko, P. F. Martin, Solv. Ext. Ion Exch., том 16 (№ 4), стр. 913-929 (1998)
[30] Патентная заявка Германии 198 10 895
[31] D. Magnusson, B. Christiansen, R.S. Foreman, A. Geist, J.P. Glatz, R. Malmbeck, G. Modolo, D. Serrano-Purroy, C. Sorel, Solv. Ext. Ion Exch., том 27 (№ 2), стр. 97-106 (2009)
[32] B. Christiansen, C. Apostolidis, R. Carlos, O. Courson, J.P. Glatz, R. Malmbeck, G. Pagliosa, K. Römer, D. Serrano-Purroy, Radiochim. Acta, том 92, стр. 475-480 (2004)
[33] G. Modolo, S. Nabet, Solv. Ext. Ion Exch., том 23 (№ 3), стр. 359-373 (2005)
[34] J. Chen, R. Jiao, Y. Zhu, Radiochimica Acta, том 76, стр. 129-130 (1997)
[35] D.R. Peterman, M.R. Greenhalgh, R.D. Tillotson, J.R. Klaehn, M.K. Harrup, T.A. Luther, J.D. Law, Sep. Sci. Technol., том 45 (№ 12), стр. 1711-1717 (2010).
Claims (27)
1. Способ отделения америция от других металлических элементов, присутствующих в фазе Р1, включающий одну или более операций, каждая из которых включает стадии, в которых фазу Р1 приводят в контакт с фазой Р2, которая не смешивается с фазой Р1, и затем отделяют фазу Р1 от фазы Р2, причем одна из фаз Р1 и Р2 является кислотной водной фазой, а другая из фаз Р1 и Р2 представляет собой органическую фазу, которая включает по меньшей мере один экстрагирующий реагент в органическом разбавителе, отличающийся тем, что кислотная водная фаза включает производное этилендиамина или его соль, при этом производное этилендиамина имеет приведенную ниже общую формулу (1):
в которой фрагменты А1, А2, А3 и А4, которые являются одинаковыми или различными, представляют группу приведенной ниже общей формулы (II):
в которой:
Х представляет атом азота или серы, и при этом один из R1, R2 и R4 представляет комплексообразующую группу, выбранную из групп -COOH, -SO3H, -PO3H2, -CONH2 и -CON(CH3)2, а другие из R1, R2 и R4 представляют, независимо друг от друга, атом водорода или группу, выбранную из групп -OH, -NH2, -N(CH3)2, -COOH, -COOCH3, -CONH2, -CON(CH3)2, -SO3H, -SO3CH3, -PO3H2, -PO(OCH3)2, -О(CH2CH2)n-OH и -О(CH2CH2)n-OCH3, причем «n» представляет целое число, равное или больше 1, или
Х представляет атом углерода, несущий атом водорода или группу R3, и при этом один из R1, R2, R3 и R4 представляет комплексообразующую группу, выбранную из групп -COOH, -SO3H, -PO3H2, -CONH2 и -CON(CH3)2, тогда как другие из R1, R2, R3 и R4 представляют, независимо друг от друга, атом водорода или группу, выбранную из групп -OH, -NH2, -N(CH3)2, -COOH, -COOCH3, -CONH2, -CON(CH3)2, -SO3H, -SO3CH3, -PO3H2, -PO(OCH3)2, -O(CH2CH2)n-OH и -O(CH2CH2)n-OCH3, причем «n» представляет целое число, равное или больше 1.
в которой фрагменты А1, А2, А3 и А4, которые являются одинаковыми или различными, представляют группу приведенной ниже общей формулы (II):
в которой:
Х представляет атом азота или серы, и при этом один из R1, R2 и R4 представляет комплексообразующую группу, выбранную из групп -COOH, -SO3H, -PO3H2, -CONH2 и -CON(CH3)2, а другие из R1, R2 и R4 представляют, независимо друг от друга, атом водорода или группу, выбранную из групп -OH, -NH2, -N(CH3)2, -COOH, -COOCH3, -CONH2, -CON(CH3)2, -SO3H, -SO3CH3, -PO3H2, -PO(OCH3)2, -О(CH2CH2)n-OH и -О(CH2CH2)n-OCH3, причем «n» представляет целое число, равное или больше 1, или
Х представляет атом углерода, несущий атом водорода или группу R3, и при этом один из R1, R2, R3 и R4 представляет комплексообразующую группу, выбранную из групп -COOH, -SO3H, -PO3H2, -CONH2 и -CON(CH3)2, тогда как другие из R1, R2, R3 и R4 представляют, независимо друг от друга, атом водорода или группу, выбранную из групп -OH, -NH2, -N(CH3)2, -COOH, -COOCH3, -CONH2, -CON(CH3)2, -SO3H, -SO3CH3, -PO3H2, -PO(OCH3)2, -O(CH2CH2)n-OH и -O(CH2CH2)n-OCH3, причем «n» представляет целое число, равное или больше 1.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в общей формуле (I) все А1, А2, А3 и А4 представляют группу общей формулы (II), в которой Х представляет атом азота или атом углерода, несущий атом водорода или группу R3.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что в общей формуле (II) Х представляет атом азота или атом углерода, несущий атом водорода, группу -ОН или группу -О(CH2CH2)n, в которой «n» представляет целое число, равное или больше 1.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в общей формуле (II) по меньшей мере один из R1, R2 и R4 представляет комплексообразующую группу -СООН.
5. Способ по п.4, отличающийся тем, что в общей формуле (II) другие из R1, R2 и R4 представляют атом водорода.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что в общей формуле (I) А1, А2, А3 и А4 являются идентичными друг другу.
7. Способ по п.1, отличающийся тем, что производное этилендиамина общей формулы (I) выбирают из:
N,N,N',N'-тетракис[(6-карбоксипиридин-2-ил)метил]этилендиамина;
N,N,N',N'-тетракис[(6-карбокси-4-гидроксипиридин-2-ил)метил]этилендиамина;
N,N,N',N'-тетракис[(6-карбокси-4-полиэтиленгликольпиридин-2-ил)метил]этилендиамина; и
N,N,N',N'-тетракис[(6-карбоксипиразин-2-ил)метил]этилендиамина.
N,N,N',N'-тетракис[(6-карбоксипиридин-2-ил)метил]этилендиамина;
N,N,N',N'-тетракис[(6-карбокси-4-гидроксипиридин-2-ил)метил]этилендиамина;
N,N,N',N'-тетракис[(6-карбокси-4-полиэтиленгликольпиридин-2-ил)метил]этилендиамина; и
N,N,N',N'-тетракис[(6-карбоксипиразин-2-ил)метил]этилендиамина.
8. Способ по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что кислотная водная фаза представляет собой азотнокислую водную фазу, включающую от 0,001 до 3 моль/л азотной кислоты.
9. Способ по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что производное этилендиамина общей формулы (I) или его соль присутствует в кислотной водной фазе в концентрации, варьирующей от 10-5 до 10-1 моль/л.
10. Способ по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что экстрагирующий реагент, присутствующий в органической фазе, выбирают из сольватирующих экстрагирующих реагентов и катионообменных экстрагирующих реагентов.
11. Способ по п.10, отличающийся тем, что экстрагирующий реагент выбирают из малонамидов, N,N,N',N'-тетраалкил-3,6-диоксаоктандиамидов, липофильных дигликольамидов, алкилфосфиноксидов, карбамоилфосфиноксидов, карбамоилфосфонатов, диалкилсульфидов, замещенных пиридинов, 2,2'-дибензимидазолов, алкиловых сложных эфиров бисфенилфосфоновой кислоты, алкилфосфорных кислот, алкилфосфонатов, алкилфосфиновых кислот, липофильных карбоновых кислот, сульфоновых кислот, тиофосфорных кислот, тиофосфоновых кислот, тиофосфиновых кислот, тиофосфористых кислот, липофильных гидроксиоксимов и липофильных β-дикетонов.
12. Способ по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что органическая фаза дополнительно включает по меньшей мере один модификатор фазы.
13. Способ селективного извлечения америция из кислотной водной фазы, включающей америций и иные металлические элементы, отличающийся тем, что он включает стадии отделения америция способом по любому из пп.1-7.
14. Способ по п.13, отличающийся тем, что кислотная водная фаза представляет собой азотнокислую водную фазу, которая включает в качестве упомянутых иных металлических элементов, по меньшей мере, кюрий и продукты ядерного деления, включающие лантаниды, и при этом не содержит урана, плутония и нептуния, или содержит эти три последних элемента только в следовых количествах.
15. Способ по п.14, отличающийся тем, что кислотная водная фаза представляет собой рафинат, происходящий из первого цикла очистки процесса переработки использованных ядерных топлив PUREX или COEXTM.
16. Способ по п.13, отличающийся тем, что он включает по меньшей мере следующие стадии, в которых:
а) проводят экстракцию америция и всех или части упомянутых иных металлических элементов, которые присутствуют в кислотной водной фазе, причем экстракция включает по меньшей мере одну операцию, в которой кислотную водную фазу приводят в контакт с органической фазой, которая не смешивается с кислотной водной фазой, и которая включает по меньшей мере один экстрагирующий реагент в органическом разбавителе, и затем отделяют от органической фазы; и
b) селективно вымывают америций, присутствующий в органической фазе, происходящей из стадии а), причем вымывание включает по меньшей мере одну операцию, в которой органическую фазу приводят в контакт с кислотной водной фазой, включающей производное этилендиамина общей формулы (I) или его соль, и затем отделяют от кислотной водной фазы.
а) проводят экстракцию америция и всех или части упомянутых иных металлических элементов, которые присутствуют в кислотной водной фазе, причем экстракция включает по меньшей мере одну операцию, в которой кислотную водную фазу приводят в контакт с органической фазой, которая не смешивается с кислотной водной фазой, и которая включает по меньшей мере один экстрагирующий реагент в органическом разбавителе, и затем отделяют от органической фазы; и
b) селективно вымывают америций, присутствующий в органической фазе, происходящей из стадии а), причем вымывание включает по меньшей мере одну операцию, в которой органическую фазу приводят в контакт с кислотной водной фазой, включающей производное этилендиамина общей формулы (I) или его соль, и затем отделяют от кислотной водной фазы.
17. Способ по п.16, отличающийся тем, что кислотная водная фаза, используемая на стадии а), включает по меньшей мере один комплексообразующий реагент.
18. Способ по п.16, отличающийся тем, что:
- стадия а) дополнительно включает после разделения органической и кислотной водной фаз по меньшей мере одну операцию, в которой проводят промывание органической фазы кислотной водной фазой; и/или
- стадия b) дополнительно включает после разделения органической и кислотной водной фаз по меньшей мере одну операцию, в которой промывают водную фазу органической фазой, имеющей такой же состав, как органическая фаза, использованная на стадии а).
- стадия а) дополнительно включает после разделения органической и кислотной водной фаз по меньшей мере одну операцию, в которой проводят промывание органической фазы кислотной водной фазой; и/или
- стадия b) дополнительно включает после разделения органической и кислотной водной фаз по меньшей мере одну операцию, в которой промывают водную фазу органической фазой, имеющей такой же состав, как органическая фаза, использованная на стадии а).
19. Способ по п.16, отличающийся тем, что он дополнительно включает стадию с), в которой вымывают металлические элементы, присутствующие в органической фазе, происходящей из стадии b), причем стадия, в которой проводят вымывание, включает по меньшей мере одну операцию, в которой органическую фазу приводят в контакт с кислотной водной фазой, и затем отделяют от кислотной водной фазы.
20. Способ по п.16, отличающийся тем, что органическая фаза, используемая на стадии а), включает смесь малонамида и алкилфосфорной кислоты, или дигликольамидный экстрагирующий реагент.
21. Способ по п.13, отличающийся тем, что он включает по меньшей мере одну стадию а) селективной экстракции всех упомянутых иных металлических элементов, присутствующих в кислотной водной фазе, причем экстракция включает по меньшей мере одну операцию, в которой кислотную водную фазу приводят в контакт с органической фазой, которая не смешивается с кислотной водной фазой и которая включает по меньшей мере один экстрагирующий реагент в органическом разбавителе, и затем отделяют от органической фазы, и данную экстракцию проводят после добавления или одновременно с добавлением по меньшей мере одного производного этилендиамина общей формулы (I) или его соли к кислотной водной фазе.
22. Способ по п.21, отличающийся тем, что стадия а) дополнительно включает, после разделения органической и водной фаз, по меньшей мере одну операцию, в которой проводят промывание органической фазы приведением органической фазы в контакт с кислотной водной фазой, содержащей то же производное этилендиамина общей формулы (I), что и производное, используемое в селективной экстракции всех упомянутых иных металлических элементов.
23. Способ по п.21, отличающийся тем, что он дополнительно включает стадию b), в которой проводят вымывание металлических элементов, присутствующих в органической фазе, происходящей из стадии а), причем вымывание включает по меньшей мере одну операцию, в которой органическую фазу приводят в контакт с кислотной водной фазой, и затем отделяют от кислотной водной фазы.
24. Способ по п.23, отличающийся тем, что кислотная водная фаза, используемая на стадии b), содержит по меньшей мере один комплексообразующий реагент.
25. Способ по п.21, отличающийся тем, что органическая фаза, используемая на стадии а), содержит экстрагирующий реагент на основе алкилфосфорной кислоты, смешанный с модификатором фазы, или дигликольамидный экстрагирующий реагент.
26. Способ по п.16, отличающийся тем, что производное этилендиамина общей формулы (I) представляет собой N,N,N',N'-тетракис[(6-карбоксипиридин-2-ил)метил]этилендиамин.
27. Способ по п.21, отличающийся тем, что производное этилендиамина общей формулы (I) представляет собой N,N,N',N'-тетракис[(6-карбоксипиридин-2-ил)метил]этилендиамин.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR1059749A FR2968014B1 (fr) | 2010-11-25 | 2010-11-25 | Procede de separation de l'americium des autres elements metalliques presents dans une phase aqueuse acide ou organique et ses applications |
FR1059749 | 2010-11-25 | ||
PCT/EP2011/070909 WO2012069573A1 (fr) | 2010-11-25 | 2011-11-24 | Procede de separation de l'americium des autres elements metalliques presents dans une phase aqueuse acide ou organique et ses applications |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013128770A RU2013128770A (ru) | 2014-12-27 |
RU2577640C2 true RU2577640C2 (ru) | 2016-03-20 |
Family
ID=43640176
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013128770/02A RU2577640C2 (ru) | 2010-11-25 | 2011-11-24 | Способ отделения америция от других металлических элементов, присутствующих в кислотной водной или органической фазе, и варианты его применения |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9051629B2 (ru) |
JP (1) | JP5948639B2 (ru) |
CN (1) | CN103339269B (ru) |
FR (1) | FR2968014B1 (ru) |
GB (1) | GB2498503B (ru) |
RU (1) | RU2577640C2 (ru) |
WO (1) | WO2012069573A1 (ru) |
Families Citing this family (23)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8153435B1 (en) | 2005-03-30 | 2012-04-10 | Tracer Detection Technology Corp. | Methods and articles for identifying objects using encapsulated perfluorocarbon tracers |
CN104004927B (zh) * | 2014-05-30 | 2016-09-14 | 中国原子能科学研究院 | Purex流程钚纯化循环中锆的净化工艺 |
FR3026099B1 (fr) * | 2014-09-24 | 2017-06-02 | Commissariat Energie Atomique | Procedes de recuperation selective de terres rares presentes dans des phases aqueuses acides issues du traitement d'aimants permanents usages ou rebutes |
CN105734288B (zh) * | 2014-12-11 | 2019-07-19 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 含氨基中性膦萃取剂用于萃取分离四价铈的用途和方法 |
EP3353844B1 (en) | 2015-03-27 | 2022-05-11 | Mason K. Harrup | All-inorganic solvents for electrolytes |
US10422023B2 (en) * | 2015-04-23 | 2019-09-24 | Carnegie Mellon University | Recovery of rare earth elements by liquid-liquid extraction from fresh water to hypersaline solutions |
US9968887B2 (en) | 2015-05-29 | 2018-05-15 | Ut-Battelle, Llc | Membrane assisted solvent extraction for rare earth element recovery |
CN106496110B (zh) * | 2016-09-05 | 2019-04-23 | 郑州大学 | 金属β-内酰胺酶抑制剂开链吡啶羧酸衍生物及其制备方法 |
US10707531B1 (en) | 2016-09-27 | 2020-07-07 | New Dominion Enterprises Inc. | All-inorganic solvents for electrolytes |
CN110997600A (zh) * | 2017-07-21 | 2020-04-10 | 佛罗里达州立大学研究基金会有限公司 | 光化学分离和组合物 |
FR3070691B1 (fr) * | 2017-09-07 | 2019-09-13 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Procede ameliore de recuperation du palladium des autres elements metalliques presents dans une phase aqueuse nitrique utilisant comme extractants des malonamides. |
CN107958717B (zh) * | 2017-11-24 | 2019-12-10 | 清华大学 | 一种基于协同效应分离三价锕系与镧系离子的方法 |
CN108611490A (zh) * | 2018-05-08 | 2018-10-02 | 中国原子能科学研究院 | 从高放废液中提取锶的萃取剂及提取锶的方法 |
US11040296B2 (en) * | 2018-05-11 | 2021-06-22 | Ut-Battelle, Llc | Lipophilic diglycolamide compounds for extraction of rare earth metals from aqueous solutions |
US11293078B2 (en) | 2018-08-14 | 2022-04-05 | Ut-Battelle, Llc | Separation of rare earth elements using supported membrane solvent extraction |
FR3086302B1 (fr) | 2018-09-26 | 2020-12-25 | Commissariat Energie Atomique | Utilisation d'un melange synergique d'extractants pour extraire des terres rares d'un milieu aqueux comprenant de l'acide phosphorique |
CN111235412B (zh) * | 2020-01-15 | 2021-04-09 | 清华大学 | 萃取分离三价镅与锔离子的方法 |
CN111254296B (zh) * | 2020-01-21 | 2020-12-22 | 中南大学 | 一种具有苯乙烯基膦酸双酯结构的铀萃取剂及其应用 |
FR3106597B1 (fr) * | 2020-01-23 | 2022-02-18 | Centre Nat Rech Scient | Procédé d'extraction et de récupération d'or et/ou d'un ou de platinoïdes présents dans une phase aqueuse acide |
JP7461775B2 (ja) * | 2020-03-30 | 2024-04-04 | 三菱重工業株式会社 | 高レベル放射性物質処理システム及び高レベル放射性物質処理方法 |
CN112121464A (zh) * | 2020-10-22 | 2020-12-25 | 广西大学 | 一种基于固体含氮复合功能吸附材料从硝酸盐中分离镝与钕的方法 |
CN114790519B (zh) * | 2022-02-17 | 2024-09-06 | 中国原子能科学研究院 | 一种处理purex流程废有机相中保留钚的方法 |
WO2024030853A2 (en) * | 2022-08-01 | 2024-02-08 | Niocorp Developments Ltd. | Processes and methods for recovering rare earth elements and scandium from acidic solutions |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU558549A1 (ru) * | 1975-10-20 | 1982-03-07 | Предприятие П/Я Р-6575 | Способ извлечени америци из кислых растворов |
RU2106030C1 (ru) * | 1994-10-11 | 1998-02-27 | Научно-производственное объединение "Радиевый институт им.В.Г.Хлопина" | Способ экстракционного извлечения и разделения тпэ и рзэ из азотнокислых растворов |
Family Cites Families (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5597538A (en) * | 1995-05-19 | 1997-01-28 | Atomic Energy Of Canada Limited | Process to remove rare earths from spent nuclear fuel |
JP2977744B2 (ja) | 1995-09-12 | 1999-11-15 | 核燃料サイクル開発機構 | 三価アクチニドと希土類元素の分離方法 |
EP0835673A3 (en) | 1996-10-10 | 1998-09-23 | Schneider (Usa) Inc. | Catheter for tissue dilatation and drug delivery |
DE19810895C1 (de) | 1998-03-13 | 2000-05-11 | Karlsruhe Forschzent | Verfahren zur Trennung der Transpultoniden von den Spaltlanthaniden durch selektive Extraktion |
JP2003532439A (ja) | 1999-01-15 | 2003-11-05 | インターベンショナル テクノロジィーズ インコーポレイテッド | 局所領域に流体を送るように注射器を保持する膨張可能な医療装置 |
US6656155B2 (en) | 2001-12-17 | 2003-12-02 | Scimed Life Systems, Inc. | Catheter for endoluminal delivery of therapeutic agents that minimizes loss of therapeutic |
US6852495B2 (en) * | 2002-06-06 | 2005-02-08 | Shimadzu Corporation | Process of extracting nucleic acid and process of simultaneously carrying out extraction and purification of nucleic acid |
JP4154453B2 (ja) * | 2002-09-13 | 2008-09-24 | 独立行政法人 日本原子力研究開発機構 | 希土類元素とアクチノイド元素の分離方法およびその抽出液 |
FR2845616B1 (fr) | 2002-10-15 | 2004-12-03 | Commissariat Energie Atomique | Procede cyclique de separation d'elements chimiques presents dans une solution aqueuse |
US7402172B2 (en) | 2004-10-13 | 2008-07-22 | Boston Scientific Scimed, Inc. | Intraluminal therapeutic patch |
FR2890657B1 (fr) | 2005-09-15 | 2007-11-09 | Commissariat Energie Atomique | Procede d'obtention de complexes de lanthanides hautement luminescents. |
FR2901627B1 (fr) | 2006-05-24 | 2009-05-01 | Commissariat Energie Atomique | Procede de retraitement d'un combustible nucleaire use et de preparation d'un oxyde mixte d'uranium et de plutonium |
FR2907346B1 (fr) | 2006-10-23 | 2009-01-30 | Commissariat Energie Atomique | Separation groupee des actinides a partir d'une phase aqueuse fortement acide, utilisant un extractant solvatant en milieu relargant. |
JP5317256B2 (ja) * | 2007-08-10 | 2013-10-16 | 独立行政法人日本原子力研究開発機構 | 抽出剤及び抽出分離方法、並びにn,n,n’,n’’−テトラキス(2−メチルピリジル)エチレンジアミン誘導体及びその製造方法 |
JP2010043977A (ja) * | 2008-08-13 | 2010-02-25 | Tokyo Institute Of Technology | 有機−無機ハイブリッド体の製造方法及び有機−無機ハイブリッド体 |
JP2010189341A (ja) * | 2009-02-19 | 2010-09-02 | Kobe Univ | N,n,n’,n’−テトラキス(2−ピリジルメチル)エチレンジアミン誘導体およびその中間体 |
JP2010189340A (ja) * | 2009-02-19 | 2010-09-02 | Kobe Univ | N,n,n’,n’−テトラキス(2−ピリジルメチル)エチレンジアミン誘導体およびその中間体 |
JP2010189339A (ja) * | 2009-02-19 | 2010-09-02 | Kobe Univ | N,n,n’,n’−テトラキス(2−ピラジニルメチル)エチレンジアミン誘導体およびその中間体 |
FR2948384B1 (fr) | 2009-07-27 | 2011-09-23 | Commissariat Energie Atomique | Augmentation du facteur de separation entre l'americium et le curium et/ou entre des lanthanides dans une operation d'extraction liquide-liquide |
FR2948385B1 (fr) | 2009-07-27 | 2011-09-23 | Commissariat Energie Atomique | Procede de recuperation selective de l'americium a partir d'une phase aqueuse nitrique |
-
2010
- 2010-11-25 FR FR1059749A patent/FR2968014B1/fr active Active
-
2011
- 2011-11-24 GB GB1308956.0A patent/GB2498503B/en active Active
- 2011-11-24 US US13/989,749 patent/US9051629B2/en active Active
- 2011-11-24 RU RU2013128770/02A patent/RU2577640C2/ru active
- 2011-11-24 CN CN201180057020.7A patent/CN103339269B/zh active Active
- 2011-11-24 JP JP2013540356A patent/JP5948639B2/ja active Active
- 2011-11-24 WO PCT/EP2011/070909 patent/WO2012069573A1/fr active Application Filing
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU558549A1 (ru) * | 1975-10-20 | 1982-03-07 | Предприятие П/Я Р-6575 | Способ извлечени америци из кислых растворов |
RU2106030C1 (ru) * | 1994-10-11 | 1998-02-27 | Научно-производственное объединение "Радиевый институт им.В.Г.Хлопина" | Способ экстракционного извлечения и разделения тпэ и рзэ из азотнокислых растворов |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ALYAPYSHEV M YU, New Systems based on 2,2'-dipyridyl-6,6'-dicarboxylic acid diamides for AM-EU separation, MENDELEEV COMMUNICATION, INSTITUTE OF PHYSICS PUBLISHING, BRISTOL, GB, Vol.18, No.6, 01.11.2008, с.336-337. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN103339269B (zh) | 2015-02-25 |
GB2498503A (en) | 2013-07-17 |
FR2968014B1 (fr) | 2012-12-28 |
FR2968014A1 (fr) | 2012-06-01 |
US20130259776A1 (en) | 2013-10-03 |
GB2498503B (en) | 2020-10-21 |
RU2013128770A (ru) | 2014-12-27 |
CN103339269A (zh) | 2013-10-02 |
GB201308956D0 (en) | 2013-07-03 |
JP5948639B2 (ja) | 2016-07-06 |
US9051629B2 (en) | 2015-06-09 |
GB2498503A8 (en) | 2013-07-24 |
JP2014504359A (ja) | 2014-02-20 |
WO2012069573A1 (fr) | 2012-05-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2577640C2 (ru) | Способ отделения америция от других металлических элементов, присутствующих в кислотной водной или органической фазе, и варианты его применения | |
JP5457188B2 (ja) | 塩析媒体中の溶媒和抽出剤を使用する高度に酸性の水性相からのアクチノイドのプールされた分離 | |
Modolo et al. | Minor actinide separations in the reprocessing of spent nuclear fuels: recent advances in Europe | |
RU2560603C2 (ru) | Повышение коэффициента разделения америция и кюрия и/или лантанидов в процедуре экстракции жидкости жидкостью с применением дигликольмида и другого экстрагирующего вещества | |
US8753420B2 (en) | Method for selectively recovering americium from a nitric aqueous phase | |
JP7323737B2 (ja) | 液-液抽出による金属イオンの分離 | |
De Jesus et al. | Extraction of lanthanides and actinides present in spent nuclear fuel and in electronic waste | |
JP2018532691A (ja) | 新規な非対称n,n−ジアルキルアミド、その合成及び使用 | |
CN110312702B (zh) | 尤其用于分离铀(vi)和钚(iv)的不对称n,n-二烷基酰胺,其合成及用途 | |
JP2002001007A (ja) | 酸性溶液中に存在するAm、Cm及びLnの抽出方法 | |
Suneesh et al. | Lanthanide–actinide separation by bis-2-ethylhexylphosphoric acid from citric acid–nitric acid medium | |
JP4124133B2 (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 | |
Tkachenko et al. | Dynamic test of extraction process for americium partitioning from the PUREX raffinate | |
JP4117491B2 (ja) | N,n,n’,n’−テトラエチルジグリコールアミドにより分離プロセス溶媒中の3,4価のアクチノイドイオンを高濃度の硝酸溶液に一括逆抽出する方法 | |
JP5317256B2 (ja) | 抽出剤及び抽出分離方法、並びにn,n,n’,n’’−テトラキス(2−メチルピリジル)エチレンジアミン誘導体及びその製造方法 | |
JP4036357B2 (ja) | 三座配位子を含むアクチノイド抽出溶媒の改質法 | |
Egorova et al. | Extraction of uranyl nitrate with a binary extractant based on di (2, 4, 4-trimethylpentyl) phosphinic acid | |
JP2530150B2 (ja) | 有価金属の回収方法 | |
RU2499308C2 (ru) | Экстракционная смесь для выделения актинидов из жидких радиоактивных отходов | |
Peterman | INL DPAH STAAR 2015 Annual Report | |
Kumaresan et al. | Separation of Minor Actinides by a Single Cycle Approach using Unsymmetrical Diglycolamide and Diglycolamic Acid | |
Ruhela et al. | ICONE15-10193 Trivalent actinide-lanthanide separation with diglycolamide and a novel aza-amide based extractant | |
Modolo et al. | Minor actinide (III) recovery from high active waste solutions 5.4. using innovative partitioning processes | |
Sukhbaatar et al. | Lipophilic Edta-Based Ligands for the Extraction of Rare Earths |