RU2766226C2 - METHOD FOR JOINT DETERMINATION OF THE MASS CONTENT OF Ru, Rh, Pd, Mo, Zr IN NITRIDE IRRADIATED NUCLEAR FUEL - Google Patents
METHOD FOR JOINT DETERMINATION OF THE MASS CONTENT OF Ru, Rh, Pd, Mo, Zr IN NITRIDE IRRADIATED NUCLEAR FUEL Download PDFInfo
- Publication number
- RU2766226C2 RU2766226C2 RU2020123911A RU2020123911A RU2766226C2 RU 2766226 C2 RU2766226 C2 RU 2766226C2 RU 2020123911 A RU2020123911 A RU 2020123911A RU 2020123911 A RU2020123911 A RU 2020123911A RU 2766226 C2 RU2766226 C2 RU 2766226C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- solution
- nuclear fuel
- nitride
- mass content
- irradiated
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 27
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 25
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 23
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 23
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 title claims abstract description 15
- 239000003758 nuclear fuel Substances 0.000 title claims abstract description 13
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 26
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims abstract description 18
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Chemical compound [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 16
- UQGFMSUEHSUPRD-UHFFFAOYSA-N disodium;3,7-dioxido-2,4,6,8,9-pentaoxa-1,3,5,7-tetraborabicyclo[3.3.1]nonane Chemical compound [Na+].[Na+].O1B([O-])OB2OB([O-])OB1O2 UQGFMSUEHSUPRD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910021538 borax Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims abstract description 7
- 229910000027 potassium carbonate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000004328 sodium tetraborate Substances 0.000 claims abstract description 7
- 235000010339 sodium tetraborate Nutrition 0.000 claims abstract description 7
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims abstract description 6
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims abstract 3
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims description 11
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 6
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 claims description 2
- 239000012716 precipitator Substances 0.000 claims description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims 1
- 238000005025 nuclear technology Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 34
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N palladium Substances [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 25
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 description 18
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 7
- -1 platinum group metals Chemical class 0.000 description 7
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 5
- 229910052770 Uranium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002915 spent fuel radioactive waste Substances 0.000 description 4
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052778 Plutonium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N uranium(0) Chemical compound [U] JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 2
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 2
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 2
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 2
- OYEHPCDNVJXUIW-UHFFFAOYSA-N plutonium atom Chemical compound [Pu] OYEHPCDNVJXUIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- 238000010183 spectrum analysis Methods 0.000 description 2
- 229910052580 B4C Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 description 1
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N EDTA Chemical compound OC(=O)CN(CC(O)=O)CCN(CC(O)=O)CC(O)=O KCXVZYZYPLLWCC-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
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 1
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 1
- WMMLULMJUIHKNA-UHFFFAOYSA-N [2-(benzenesulfonamido)-2-oxoethyl] dihydrogen phosphate Chemical compound OP(O)(=O)OCC(=O)NS(=O)(=O)C1=CC=CC=C1 WMMLULMJUIHKNA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- INAHAJYZKVIDIZ-UHFFFAOYSA-N boron carbide Chemical compound B12B3B4C32B41 INAHAJYZKVIDIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001639 boron compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006315 carbonylation Effects 0.000 description 1
- 238000005810 carbonylation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 239000008139 complexing agent Substances 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000004992 fission Effects 0.000 description 1
- QJQZEJFUIOWFMS-UHFFFAOYSA-N formaldehyde;sulfanediol Chemical compound O=C.OSO QJQZEJFUIOWFMS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002927 high level radioactive waste Substances 0.000 description 1
- ZMZDMBWJUHKJPS-UHFFFAOYSA-N hydrogen thiocyanate Natural products SC#N ZMZDMBWJUHKJPS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 1
- 230000035800 maturation Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012452 mother liquor Substances 0.000 description 1
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000015320 potassium carbonate Nutrition 0.000 description 1
- 235000011181 potassium carbonates Nutrition 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 159000000000 sodium salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 239000012086 standard solution Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G55/00—Compounds of ruthenium, rhodium, palladium, osmium, iridium, or platinum
-
- 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
- C22B3/44—Treatment or purification of solutions, e.g. obtained by leaching by chemical processes
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/28—Investigating the spectrum
- G01J3/443—Emission spectrometry
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
-
- 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
-
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Pathology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geology (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к ядерной технологии, преимущественно к аналитическому обеспечению процесса переработки облученного ядерного топлива (ОЯТ), в частности таких видов, как оксидное, нитридное, металлическое и другие виды ядерного топлива.The invention relates to nuclear technology, mainly to the analytical support for the processing of irradiated nuclear fuel (SNF), in particular such types as oxide, nitride, metallic and other types of nuclear fuel.
Актуальной задачей исследования состава и технологии переработки нитридного облученного ядерного топлива является количественное определение содержания металлов платиновой группы Ru, Rh, Pd, а также Zr и Mo.An urgent task of studying the composition and processing technology of nitride irradiated nuclear fuel is the quantitative determination of the content of platinum group metals Ru, Rh, Pd, as well as Zr and Mo.
Известен способ группового выделения осколочных платиноидов из азотнокислых растворов отработанного ядерного топлива, включающий отгонку воды и азотной кислоты, получение осадков с добавлением соединений бора (нитрида бора, карбида бора или борогидрида, натрия), восстановительную плавку шихты при 2000°С и отделение сплава платиновых металлов от расплавленной оксидной фазы (патент US №5082603, кл. G21F 009/00, 1992. Horie M., Fukumoto M., Yoneya M. Method of treatment of high-level radioactive waste).A known method of group isolation of fragmented platinoids from nitric acid solutions of spent nuclear fuel, including the distillation of water and nitric acid, obtaining precipitation with the addition of boron compounds (boron nitride, boron carbide or borohydride, sodium), reduction melting of the charge at 2000 ° C and separation of the platinum metal alloy from the molten oxide phase (US patent No. 5082603, class G21F 009/00, 1992. Horie M., Fukumoto M., Yoneya M. Method of treatment of high-level radioactive waste).
Недостатками способа являются потери рутения при отгонке азотной кислоты, высокая температура проведения процесса и сложность отделения металлической фазы от оксидной при этой температуре.The disadvantages of this method are the loss of ruthenium during the distillation of nitric acid, the high temperature of the process and the difficulty of separating the metal phase from the oxide at this temperature.
Известен также способ осаждения платиноидов из водных растворов, заключающийся в том, что в растворы при переработке отработавшего ядерного топлива вводят при нагревании натриевую соль формальдегидсульфоксиловой кислоты и выделившийся осадок платиновых металлов отделяют от раствора. (WU, С., LIN, Y., JIANG, L. J. Nucl. Radiochem. 8, 3 (1986), р.147).There is also known a method for the precipitation of platinoids from aqueous solutions, which consists in the fact that during the processing of spent nuclear fuel, the sodium salt of formaldehyde sulfoxylic acid is introduced into the solutions when heated, and the precipitate of platinum metals separated from the solution. (WU, C., LIN, Y., JIANG, L. J. Nucl. Radiochem. 8, 3 (1986), p. 147).
Недостатком данного способа является необходимость создания низкой концентрации азотной кислоты (0,01-1,4 моль/л), что в свою очередь приводит к увеличению объема раствора. Также стоит отметить, что низкая концентрация азотной кислоты приводит к гидролизу платиновых металлов. Кроме того, осаждение необходимо проводить в интервале температур 70-80° С. Также, этот метод не позволяет выделить палладий в чистом виде, что требует дополнительной операции отделения палладия от других платиновых металлов.The disadvantage of this method is the need to create a low concentration of nitric acid (0.01-1.4 mol/l), which in turn leads to an increase in the volume of the solution. It is also worth noting that a low concentration of nitric acid leads to the hydrolysis of platinum metals. In addition, the deposition must be carried out in the temperature range of 70-80 ° C. Also, this method does not allow the isolation of palladium in its pure form, which requires an additional operation to separate palladium from other platinum metals.
Известен способ получения концентрата родия, палладия и рутения из азотнокислых растворов отработанного ядерного топлива, а также переработки отработанных катализаторов и лома электротехнических и электронных изделий, посредством осаждения из растворов азотной кислоты с концентрацией 2-3 моль/л с введением в качестве осадителя тиоцианата щелочного металла, вводимого в твердом виде с избытком, составляющим 1/3 от количества азотной кислоты в растворе, в интервале температур 18-80°С. Последующее прокаливание полученного осадка ведут при 750-800°С (патент на изобретение RU № 2239666 «Способ получения концентрата родия, палладия и рутения из азотнокислых растворов»).A known method for producing a concentrate of rhodium, palladium and ruthenium from nitric acid solutions of spent nuclear fuel, as well as processing spent catalysts and scrap electrical and electronic products, by precipitation from solutions of nitric acid with a concentration of 2-3 mol/l with the introduction of alkali metal thiocyanate as a precipitant , introduced in solid form with an excess of 1/3 of the amount of nitric acid in solution, in the temperature range of 18-80°C. Subsequent calcination of the resulting precipitate is carried out at 750-800°C (patent for invention RU No. 2239666 "Method of obtaining a concentrate of rhodium, palladium and ruthenium from nitric acid solutions").
Недостатками способа являются возможные потери рутения при прокалке осадка в воздушной среде, при высокой температуре 750-800° С. Высокая температура прокалки дополнительно создает сложности проведения процесса в условиях защитного бокса. Кроме того, среди осаждаемых элементов отсутствуют Mo и Zr.The disadvantages of the method are the possible losses of ruthenium during the calcination of the precipitate in air, at a high temperature of 750-800 ° C. The high calcination temperature additionally creates difficulties in carrying out the process in a protective box. In addition, Mo and Zr are absent among the deposited elements.
Известен способ выделения палладия, родия и рутения из растворов отработанного ядерного топлива (выбран нами в качестве прототипа) (Пат. US №5393322, кл. С 22 В 011/00, 1995. Ugo R. "Process for recovering noble metals from solutions deriving from the treatment of nuclear fuels"), основанный на осаждении платиновых металлов путем восстановительного карбонилирования азотнокислых растворов при рН 2-4 монооксидом углерода при давлении 1 атм и температуре от 20 до 100°С в течение 6-100 часов.A known method of separating palladium, rhodium and ruthenium from spent nuclear fuel solutions (we chose as a prototype) (US Pat. US No. 5393322, class C 22 B 011/00, 1995. Ugo R. "Process for recovering noble metals from solutions deriving from the treatment of nuclear fuels"), based on the precipitation of platinum metals by reductive carbonylation of nitric acid solutions at pH 2-4 with carbon monoxide at a pressure of 1 atm and a temperature of 20 to 100°C for 6-100 hours.
Основным недостатком метода является предварительное удаление основной массы азотной кислоты из раствора с помощью формальдегида. Такой прием, как было показано (King R.B., Bhattacharyya N.K. // Environ. Sci. Technol. 1997, 31, №4, p.984-992) приводит к частичному восстановлению азотной кислоты до аммиака с последующим образованием аммиачных комплексов платиновых металлов, которые практически не поддаются восстановлению. При проведении процесса в области рН 2-4 для предотвращения гидролиза и выпадения его продуктов в твердую фазу требуется введение в систему маскирующего комплексообразователя - Трилона Б (ЭДТА), что усложняет процесс.The main disadvantage of the method is the preliminary removal of the bulk of nitric acid from the solution using formaldehyde. Such a technique, as shown (King RB, Bhattacharyya NK // Environ. Sci. Technol. 1997, 31, No. 4, p. 984-992) leads to partial reduction of nitric acid to ammonia, followed by the formation of ammonia complexes of platinum metals, which practically unrecoverable. When carrying out the process in the pH range of 2-4, to prevent hydrolysis and precipitation of its products into the solid phase, it is necessary to introduce a masking complexing agent - Trilon B (EDTA) into the system, which complicates the process.
Задачей предполагаемого изобретения являлась разработка способа выделения Ru, Pd, Rh, Zr, Mo из азотнокислых растворов нитридного ОЯТ, с последующим их количественным определением.The objective of the alleged invention was to develop a method for the separation of Ru, Pd, Rh, Zr, Mo from nitric acid solutions of nitride SNF, followed by their quantitative determination.
Для этого в способе совместного определения массового содержания Ru, Rh, Pd, Mo, Zr в нитридном облученном ядерном топливе, включающем осаждение, в раствор ОЯТ вводят смесь растворов Zn, Ga и Bi, упаривают его на первой стадии до влажных солей, прокаливают (для денитрации) при 150 – 200 oC., растворяют осадок в воде в присутствии карбоната калия (K2CO3) и тетрабората натрия (Na2B2O7*10H2O), фильтруют, промывают осадок раствором K2CO3 с концентрацией не более 0.6 г/дм3 (порционно по 1см3). Осадок высушивают на воздухе, далее определяют Ru, Pd, Rh, Zr, Mo атомно-эмиссионным спектральным методом с дуговым источником спектров.To do this, in the method of joint determination of the mass content of Ru, Rh, Pd, Mo, Zr in nitride irradiated nuclear fuel, including precipitation, a mixture of Zn, Ga and Bi solutions is introduced into the SNF solution, it is evaporated in the first stage to wet salts, calcined (for denitration) at 150 - 200 o C., dissolve the precipitate in water in the presence of potassium carbonate (K2CO3) and sodium tetraborate (Na 2 B 2 O 7 * 10H 2 O), filter, wash the precipitate with a solution of K 2 CO 3 with a concentration of not more 0.6 g / dm 3 (in portions of 1 cm3). The precipitate is dried in air, then Ru, Pd, Rh, Zr, Mo are determined by the atomic emission spectral method with an arc source of spectra.
Введение в раствор Zn, Ga и Bi позволяет соосаждить определяемые примеси.The introduction of Zn, Ga, and Bi into the solution makes it possible to coprecipitate the impurities to be determined.
В качестве соосадителей используют Zn, Ga, Bi – элементы, имеющие простой малолинейчатый спектр, различные ионные радиусы, кристаллическую структуру, сорбционные свойства, низкую растворимость осадков их карбонатов и гидроксидов;As coprecipitators, Zn, Ga, Bi are used - elements that have a simple low-line spectrum, different ionic radii, crystal structure, sorption properties, low solubility of precipitates of their carbonates and hydroxides;
Способ позволяет одновременно определить Ru, Rh, Pd, Mo и Zr в нитридном облученном ядерном количестве до 1,5*10-3 масс. %. Погрешность определения не превышает 25 % относительных.The method allows you to simultaneously determine Ru, Rh, Pd, Mo and Zr in nitride irradiated nuclear amount up to 1.5*10 -3 wt. %. The determination error does not exceed 25% relative.
От прототипа этот способ отличается тем, что:This method differs from the prototype in that:
- объем раствора нитридного ОЯТ для анализа не превышает 1,0 – 1,5 см3;- the volume of the nitride SNF solution for analysis does not exceed 1.0 - 1.5 cm 3 ;
- осаждение ведут из исходных растворов ОЯТ с концентрацией азотной кислоты 6 - 8 моль/л;- sedimentation is carried out from the initial solutions of SNF with a concentration of nitric acid 6 - 8 mol/l;
- процесс денитрации проводят в интервале температур 150 – 200 °С;- the process of denitration is carried out in the temperature range of 150 - 200 °C;
- в качестве соосадителей используются Zn, Ga, Bi – элементы, имеющие простой малолинейчатый спектр, различные ионные радиусы, кристаллическую структуру, сорбционные свойства, низкую растворимость осадков их карбонатов и гидроксидов; - Zn, Ga, Bi are used as co-precipitators - elements having a simple low-line spectrum, different ionic radii, crystal structure, sorption properties, low solubility of precipitates of their carbonates and hydroxides ;
- осаждение Ru, Pd, Rh, Zr, Mo из азотнокислого раствора ОЯТ проводят вводимым в виде порошка карбонатом калия;- deposition of Ru, Pd, Rh, Zr, Mo from the nitrate solution of SNF is carried out with potassium carbonate introduced in the form of a powder;
- осаждение проводится при рН раствора 9.0 - 9.5, буферная емкость раствора обеспечивается путем введения тетрабората натрия (Na2B4O7);- precipitation is carried out at a solution pH of 9.0 - 9.5, the buffer capacity of the solution is provided by introducing sodium tetraborate (Na 2 B 4 O 7 );
- весь процесс определения Ru, Pd, Rh, Zr, Mo составляет 44-48 часов.- the whole process of determining Ru, Pd, Rh, Zr, Mo is 44-48 hours.
Подготовка анализируемой пробы заключается в отборе аликвоты раствора нитридного ОЯТ таким объемом, чтобы масса U в аликвоте составляла 15-25 мг. Аликвота отбирается в химически чистый кварцевый тигель, в него также добавляется 0,67 см3 раствора соосадителя. Раствор соосадителя состоит из смеси Zn с концентрацией 6.5 г/дм3, Ga с концентрацией 3.5 г/дм3 и Bi с концентрацией 7.9 г/дм3.The preparation of the analyzed sample consists in taking an aliquot of the nitride SNF solution in such a volume that the mass of U in the aliquot is 15–25 mg. An aliquot is taken into a chemically clean quartz crucible, 0.67 ml of3 coprecipitant solution. The coprecipitant solution consists of a mixture of Zn with a concentration of 6.5 g/dm3, Ga with a concentration of 3.5 g/dm3 and Bi with a concentration of 7.9 g/dm3.
Полученная смесь упаривается на электрической плитке при температуре 50 - 90o C до влажных солей, с последующей прокалкой полученного остатка при 150 - 200 oC, в течение 2-х часов, для удаления азотной кислоты.The resulting mixture is evaporated on an electric stove at a temperature of 50 - 90 o C to wet salts, followed by calcination of the resulting residue at 150 - 200 o C for 2 hours to remove nitric acid.
По окончании процесса кварцевый тигель охлаждается на воздухе до температуры помещения. После чего в тигель последовательно вносится не менее 60 мг осадителя (K2CO3), не менее 17 мг буфера (Na2B2O7*10H2O) и не менее 1 см3 H2O. Тетраборат натрия (Na2B2O7*10H2O) обеспечивает поддержание оптимального значения рН раствора для осаждения равного 9.0 - 9.5.At the end of the process, the quartz crucible is cooled in air to room temperature. After that, at least 60 mg of a precipitant (K 2 CO 3 ), at least 17 mg of buffer (Na 2 B 2 O 7 * 10H 2 O) and at least 1 cm 3 H 2 O are sequentially introduced into the crucible. Sodium tetraborate (Na 2 B 2 O 7 *10H 2 O) ensures the maintenance of the optimum pH value of the solution for precipitation equal to 9.0 - 9.5.
В результате осаждения Ru, Pd, Rh, Zr и Mo переходят в осадок, в виде карбонатных осадков, а в маточном растворе остаётся уран, плутоний, щелочные, щелочноземельные элементы и часть продуктов деления.As a result of precipitation, Ru, Pd, Rh, Zr, and Mo are precipitated in the form of carbonate precipitates, while uranium, plutonium, alkali, alkaline earth elements, and part of the fission products remain in the mother liquor.
Полученная таким образом смесь перемешивается тефлоновым шпателем и оставляется на 2 часа для созревания карбонатных осадков благородных металлов. По истечении установленного времени сформированный осадок переносится на фильтр “синяя лента”, промывается 4 см3 раствора K2CO3 с концентрацией 0.6 г/дм3 (порционно по 1см3) с целью удаления остаточных U, Pu.The mixture thus obtained is stirred with a Teflon spatula and left for 2 hours for the maturation of precious metal carbonate precipitates. After the set time has elapsed, the formed precipitate is transferred to the “blue tape” filter, washed with 4 cm3 of a K2CO3 solution with a concentration of 0.6 g/dm3 ( 1 cm3 in portions) in order to remove residual U, Pu.
Полученный осадок высушивается в течение 24 - 36 часов. Высушенный осадок размельчается, взвешивается и навесками по 5 мг помещается в графитовые электроды типа «рюмка», для дальнейшего атомно-эмиссионного спектрального анализа.The resulting precipitate is dried for 24 - 36 hours. The dried precipitate is crushed, weighed and placed in portions of 5 mg into graphite electrodes of the “glass” type for further atomic emission spectral analysis.
Спектры возбуждают в дуге постоянного тока при силе тока 14 А на генераторе «Везувий-3», время экспозиции составляет 30 с. Спектры получают на спектрометрах СТЭ–1 и PGS–2, с установленными многоканальными анализаторами эмиссионных спектров – МАЭС и программным комплексом «Атом-3.3».The spectra are excited in a DC arc at a current strength of 14 A on the Vesuvius-3 generator, the exposure time is 30 s. The spectra are obtained on STE-1 and PGS-2 spectrometers, with installed multichannel emission spectrum analyzers - MAES and the Atom-3.3 software package.
Аналитические линии определяемых элементов свободные от наложения спектральных линий урана и плутония: Mo - 317.043 нм, Pd - 342.124 нм, 340.458 нм; Rh - 343.489 нм, 339.682 нм; Ru - 342.832 нм, Zr – 339.198 нм, 327.926 нм., 327.305 нм.Analytical lines of the elements being determined, free from overlapping spectral lines of uranium and plutonium: Mo - 317.043 nm, Pd - 342.124 nm, 340.458 nm; Rh - 343.489 nm, 339.682 nm; Ru - 342.832 nm, Zr - 339.198 nm, 327.926 nm., 327.305 nm.
Массовое содержание Mo, Zr, Rh, Pd, Ru рассчитывается по градуировочным зависимостям (интенсивность спектральной линии от концентрации анализируемого элемента), которые строятся по образцам сравнения, полученными аналогичным, описанным выше способом.The mass content of Mo, Zr, Rh, Pd, Ru is calculated from the calibration dependences (spectral line intensity versus the concentration of the analyzed element), which are built on the basis of reference samples obtained in a similar way as described above.
Исследование предложенного способа проводили с использованием модельных растворов, приготовленных на основе урана с концентрацией 20 г/л и введенными элементами Ru, Pd, Rh, Zr, Mo, концентрация азотной кислоты в растворе составила 8 моль/л. Для приготовления модельного раствора использовали стандартные растворы Ru, Pd, Rh, Zr, Mo фирмы Inorganic Ventures с концентрацией 10 г/дм3, аттестованных согласно ISO 9001.The study of the proposed method was carried out using model solutions prepared on the basis of uranium with a concentration of 20 g/l and the introduced elements Ru, Pd, Rh, Zr, Mo, the concentration of nitric acid in the solution was 8 mol/l. The model solution was prepared using standard solutions of Ru, Pd, Rh, Zr, Mo from Inorganic Ventures with a concentration of 10 g/dm 3 certified according to ISO 9001.
В раствор вводили смесь растворов Zn, Ga и Bi, упаривали его на первой стадии до влажных солей, прокаливают (для денитрации) при 150 – 200 oC., растворяли осадок в воде в присутствии карбоната калия (K2CO3) и тетрабората натрия (Na2B2O7*10H2O), фильтровали, повторно промывали осадок раствором K2CO3 с концентрацией не более 0.6 г/дм3 (порционно по 1см3).A mixture of solutions of Zn, Ga and Bi was introduced into the solution, it was evaporated at the first stage to wet salts, calcined (for denitration) at 150 - 200 o C., the precipitate was dissolved in water in the presence of potassium carbonate (K 2 CO 3 ) and sodium tetraborate (Na 2 B 2 O 7 *10H 2 O), filtered, washed the precipitate again with a K 2 CO 3 solution with a concentration of not more than 0.6 g/dm 3 (in portions of 1 cm 3 ).
Полученный карбонатный осадок Ru, Rh, Pd, Mo и Zr размельчали, взвешивали и навесками по 5 мг помещали в графитовые электроды типа «рюмка», для дальнейшего атомно-эмиссионного спектрального анализа.The resulting carbonate precipitate of Ru, Rh, Pd, Mo, and Zr was crushed, weighed, and weighed in portions of 5 mg were placed in graphite electrodes of the “glass” type for further atomic emission spectral analysis.
Расчёт массового содержания Ru, Pd, Rh, Zr, Mo проводили по результатам шести параллельных определений для каждого из приготовленных растворов.The calculation of the mass content of Ru, Pd, Rh, Zr, Mo was carried out according to the results of six parallel determinations for each of the prepared solutions.
В таблице представлены средние значения, полученные в каждой серии измерений.The table shows the average values obtained in each series of measurements.
Таблицаtable
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020123911A RU2766226C2 (en) | 2020-07-20 | 2020-07-20 | METHOD FOR JOINT DETERMINATION OF THE MASS CONTENT OF Ru, Rh, Pd, Mo, Zr IN NITRIDE IRRADIATED NUCLEAR FUEL |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020123911A RU2766226C2 (en) | 2020-07-20 | 2020-07-20 | METHOD FOR JOINT DETERMINATION OF THE MASS CONTENT OF Ru, Rh, Pd, Mo, Zr IN NITRIDE IRRADIATED NUCLEAR FUEL |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2020123911A3 RU2020123911A3 (en) | 2022-01-20 |
| RU2020123911A RU2020123911A (en) | 2022-01-20 |
| RU2766226C2 true RU2766226C2 (en) | 2022-02-10 |
Family
ID=80001730
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020123911A RU2766226C2 (en) | 2020-07-20 | 2020-07-20 | METHOD FOR JOINT DETERMINATION OF THE MASS CONTENT OF Ru, Rh, Pd, Mo, Zr IN NITRIDE IRRADIATED NUCLEAR FUEL |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2766226C2 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5082603A (en) * | 1990-03-15 | 1992-01-21 | Doryokuro Kakunenryo Kaihatsu Jigyodan | Method of treatment of high-level radioactive waste |
| US5393322A (en) * | 1992-09-04 | 1995-02-28 | C.E.S.E.C. Centro Europeo Studi Economici E Chimici Srl | Process for recovering noble metals from solutions deriving from the treatment of nuclear fuels |
| RU2147619C1 (en) * | 1998-07-23 | 2000-04-20 | Государственный научный центр Российской Федерации Всероссийский научно-исследовательский институт неорганических материалов им.акад.А.А.Бочвара | Method for precipitation of platinoids during exhausted nuclear fuel processing |
| RU2239666C1 (en) * | 2003-04-24 | 2004-11-10 | Институт неорганической химии им. А.В. Николаева СО РАН (статус государственного учреждения) | Method of preparing rhodium, palladium, and ruthenium concentrates from nitric acid solutions |
| RU2647837C1 (en) * | 2017-02-22 | 2018-03-19 | Российская Федерация, от имени которой выступает Госкорпорация "Росатом" | Method for joint determination of mass content of neptunium, america and plutonium in solutions using spectrophotometric method |
-
2020
- 2020-07-20 RU RU2020123911A patent/RU2766226C2/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5082603A (en) * | 1990-03-15 | 1992-01-21 | Doryokuro Kakunenryo Kaihatsu Jigyodan | Method of treatment of high-level radioactive waste |
| US5393322A (en) * | 1992-09-04 | 1995-02-28 | C.E.S.E.C. Centro Europeo Studi Economici E Chimici Srl | Process for recovering noble metals from solutions deriving from the treatment of nuclear fuels |
| RU2147619C1 (en) * | 1998-07-23 | 2000-04-20 | Государственный научный центр Российской Федерации Всероссийский научно-исследовательский институт неорганических материалов им.акад.А.А.Бочвара | Method for precipitation of platinoids during exhausted nuclear fuel processing |
| RU2239666C1 (en) * | 2003-04-24 | 2004-11-10 | Институт неорганической химии им. А.В. Николаева СО РАН (статус государственного учреждения) | Method of preparing rhodium, palladium, and ruthenium concentrates from nitric acid solutions |
| RU2647837C1 (en) * | 2017-02-22 | 2018-03-19 | Российская Федерация, от имени которой выступает Госкорпорация "Росатом" | Method for joint determination of mass content of neptunium, america and plutonium in solutions using spectrophotometric method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2020123911A3 (en) | 2022-01-20 |
| RU2020123911A (en) | 2022-01-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Perrier et al. | Some chemical properties of element 43 | |
| Shazali et al. | Determination of precious metals in ores and rocks by thermal neutron activation/γ-spectrometry after preconcentration by nickel sulphide fire assay and coprecipitation with tellurium | |
| Amossé | Determination of platinum‐group elements and gold in geological matrices by inductively coupled plasma‐mass spectrometry (ICP‐MS) after separation with selenium and tellurium carriers | |
| Gustafson et al. | Trace analysis of lanthanides by laser excitation of precipitates | |
| RU2766226C2 (en) | METHOD FOR JOINT DETERMINATION OF THE MASS CONTENT OF Ru, Rh, Pd, Mo, Zr IN NITRIDE IRRADIATED NUCLEAR FUEL | |
| RU2239666C1 (en) | Method of preparing rhodium, palladium, and ruthenium concentrates from nitric acid solutions | |
| Birks et al. | The emission-spectrographic determination of impurities in uranium-233 dioxide after pre-concentration of the rare-earth elements by ion exchange | |
| Figueiredo et al. | Determination of lanthanides (La, Ce, Nd, Sm) and other elements in metallic gallium by instrumental neutron activation analysis | |
| RU2147619C1 (en) | Method for precipitation of platinoids during exhausted nuclear fuel processing | |
| CN114927253A (en) | Method for dissolving uranium oxide or spent fuel oxide by carbonate solution | |
| Bauer-Wolf et al. | Determination of traces of rare earth elements in geological samples | |
| Silker | Separation of Radioactive Zinc from Reactor Cooling Water by an Isotope Exchange Method | |
| CN108046298B (en) | Method for purifying concentrated magnesium isotope oxide | |
| JP3735314B2 (en) | Method for analyzing impurity elements in metallic sodium | |
| Høgdahl | The radiochemistry of palladium | |
| JPH06214089A (en) | Separating and purifying method for fission product noble metal | |
| US2823978A (en) | Precipitation method of separating plutonium from contaminating elements | |
| RU2760748C1 (en) | Method for separating palladium from a powder system containing palladium, other metals and their compounds | |
| JP3733417B2 (en) | Method for separating and recovering palladium and cesium from nitric acid acidic solution containing palladium and cesium | |
| Russell et al. | Determination of selenium and tellurium in silver chloride and uranium oxide | |
| Fujiwara et al. | Solubility product of uranium (IV) hydrous oxide | |
| Agrawal et al. | Studies of the fire assay for platinum metals by lead collection | |
| RU2542897C2 (en) | Method of ruthenium extraction from complex ruthenium compounds | |
| Wilkinson | Properties of Gallium. Summary of Published Data on Alloys, Physical Properties and Chemistry | |
| Maienthal | Determination of Rhodium-Uranium Alloys by Precipitation with Hydrogen Sulfide. |