DE2205671A1

DE2205671A1 - Verfahren zur Abtrennung von Ruthenium aus radioaktiven Lösungen

Info

Publication number: DE2205671A1
Application number: DE19722205671
Authority: DE
Inventors: Yves Les Pontiers; Chauvet Pierre Montee des Chauvinets Manosque; Clapit Stephane Chusclam; Fernandez Nicolas Les Estouzilles; Berton (Frankreich). C07b 9-00
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1971-02-08
Filing date: 1972-02-07
Publication date: 1972-08-24
Also published as: US3853980A; FR2124126B1; BE779097A; IT949004B; GB1347927A; ES399489A1; FR2124126A1

Description

DR. HANS ULRICH MAY D S MÖNCHEN 2, OTTOSTRASSE 1 a TELEGRAMME: MAYPATENT MÜNCHEN TELEFON COS11D 60 35 82

B.4007-3 HM München, 7- Februar 1972

———_~—~ Dr .M. /m

CP 410/1035

Commissariat ä l'Energie Atomique in Paris / Frankreich Verfahren zur Abtrennung von Ruthenium aus radioaktiven Lösungen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abtrennung von Ruthenium (Dekontaminierung) von Lösungen, die bei der Behandlung bestrahlter Kernbrennstoffe anfallen.

Als Verfahren zur Abtrennung von Ruthenium aus radioaktiven Lösungen sind unter anderem bekannt:

Die Ausfällung von Eisen-Il-hydroxid, von Eisen-Il-sulfid oder Manganhydroxid;

Die Verwendung von Bleiparaperjodat;
Die Verwendung von aktiviertem Eisen,
welche uas Ruthenium binden und so seine Abtrennung ermöglichen.

Die Erfindung bezweckt ein Verfahren, das den praktischen Anforderungen besser als die bisherigen Verfahren entspricht und insbesondere eine wirksamere und billigere Abtrennung des Rutheniums (Dekontaminierung) ermöglicht.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß der bei der Behandlung bestrahlter Kernbrennstoffe angefallenen Lösung, nachdem diese, falls erforderlich, zunächst mit einem Oxydationsmittel in gerade ausreichender Menge in Berührung gebracht worden

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ist, um in der rohen Ablauge ein mögliches Oxydationsmittel des Eisens» welches im zweiwertigen Zustand bleiben soll, zu zerstören, Bisen-II-Ionen und lupfer-Ionen zugesetzt werden, die Lösung alkalisch gemacht wird, um die entsprechenden lupfer- und Eisenverbindungen auszufällen, und die erhaltenen Niederschläge koaguliert und abfiltriert werden.

Bin Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß die erhaltenen Niederschläge (Schlamm) zur Behandlung einer anderen, Ruthenium enthaltenden Rohlösung benutzt werden können.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorteilhafterweise so durcageführt: Man gibt zu der zu behandelnden Lösimg laliumpermanganat in einer Menge, die zur Zerstörung Von gegenüber zweiwertigem Eisen wirksamen Oxydationsmitteln gerade ausreicht. In der Praxis beendet man den Permanganatzusatz, sobald eine rosa Färbung bestehen bleibt. Anschließend fügt man die Eisen-II- und Kupfer-Ionen enthaltenden Lösungen zu.

Zu der erhaltenen Lösung gibt man Ätznatron, bis sich die entsprechenden lupfer- und Eisenverbindungen bilden, welche das in der Ausgangslösung enthaltene Ruthenium fixieren. Man koaguliert die erhaltenen Niederschläge und filtriert sie ab.

Die Wirksamkeit der Behandlung wird durch den Rutheniumdekontaminierungsfaktor angegeben. Man erhält diesen Dekontaminierungsfaktor durch Bestimmung des Verhältnisses der Rutheniumaktivität der Lösung vor und nach der Behandlung.

Durch das beschriebe erfindungsgemäße Verfahren erhält man einen Rutheniumdekontaminierungsfaktor, der mindestens viermal

größer ist als der durch Behandlung mit nur einer Eisenlösung erhaltene. .

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Die Erfindung wird erläutert durch die folgende Beschreibung einer nur als Beispiel angegebenen Ausführungsform.

Als Ausgangslösung für die Dekontaminierungsbehandlung dient eine erste Ablauge, die als von mittlerer Aktivität bezeichnet wird und die folgenden Eigenschaften aufweist:

Acidität : 0,2 N

Trockenstoffgehalt (Extrakt) bei pH β 7: 105 g Salz/Liter Ablauge.

Oxydo-Reduktionspotential (E.C.S.): + 640 mV

Aktivität in mCi/m³ 95_7r< ^ _NK . _{n n}

Ru : 24,8 134.

Cs : 1,5

¹³⁷Cs : 14,4 ¹⁴⁴Cs : 88,6

Zu dieser Ablauge mit einem pH von 1,5 werden 80 bis 200 mg/Liter Kupferionen in Form einer wässrigen Kupfersulfatlösung, 350 bis 500 mg/Liter Eisen-ll-ionen in Form einer Eisen-ll-sulfatlösung, sowie 150 mg/Liter Ferrocyanid-ionen und 37 mg/Liter Nickel-Ionen in Form einer wässrigen kolloidalen Suspension von Nickelferrocyanid gegeben, wobei letzteres zur Fixierung des in der Ablauge enthaltenen Cäsiums bestimmt ist.

Zur erhaltenen Lösung wird dann Natriumhydroxid gegeben, bis der pH zwischen 7 und 8,5 liegt, und es wird 10 Minuten gerührt. Schließlich werden, falls nötig, die erhaltenen schlammförmigen Niederschläge mit Hilfe eines anionischen Flockungsmittels in einer Menge von etwa 20 mg/Liter Ablauge koaguliert und abfiltriert. Der unter den oben beschriebenen Bedingungen erhaltene Rutheniumdekontaminierungsfaktor liegt zwischen 24 und 25.^{Wenn man} dagegen diese Ablauge nur mit der oben erwännten wässrigen Eisensulfatlösung behandelt, er hält man einen Rutheniumdekontaminierungsfaktor zwischen 4 und 5.

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Wenn man eine zweite Ablauge mit einem pH von 11,8 der oben beschriebenen Behandlung unterwirft, erhält man einen Rutheniumdekontaminierungsfaktor über 1000, während bei einer Behandlung mit einer Eisenlösung nur ein Dekont. amini erungsfakt or in der Grossenordnung von 5 erhalten wird.

Ebenso wird bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf eine dritte Ablauge mit einem pH von 6,6 ein Rutheniumdekontaminierungsfaktor in der Nähe von 6 erhalten, während der durch Behandlung mit einer Eisenlösung erhaltene Dekontaminierungsfaktor in der Größenordnung von 1 liegt.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht also eine wesentliche Verbesserung der Rutheniumdekontaminierung von Ablaugen.

Die Reihenfolge des Zusatzes von Eisen und Kupfer is beliebig. Man kann auch zur Erleichterung der Durchführung des Verfahrens das Kupfer und Eisen in Form einer einzigen Lösung zugeben.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist die Behandlung mit einer Eisen- und Kupferlösung verträglich mit der Verwendung vorgebildeter Niederschläge von NickelferroCyanid (Cäsiumdekontaminierung) und der Bariumsulfatfällung (Strontiumdekontaminierung). Da der pH am Ende der Behandlung zwischen 7 und 8,5 liegt, ermöglicht das Verfahren auch die Dekontaminierung an üblichsrweise ausgefällten oder durch die Fällung von Eisen-}I- und Kupfarhydroxiden absorbierten Radioelementen, nämlich den (X -Strahlern, Zirkonium, Niob, Cer.

Man kann vorteilhafterweise die bei einer ersten Behandlung anfallenden Schlämme wieder verwenden, indem man sie einer rohen

Ablauge zusetzt. Diese Wiederverwendung ist besonders interessant im Fall von sauren Ablaugen. Man kann so die Schlämme im Kreis

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führen, um die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erforderlichen Reagenzmengen zu verringern. Die Anlage erfordert zwei Kaskadenketten. Die Reagenzien werden in der zweiten Kette eingeführt, und die Schlämme derselben werden zur ersten Kette zurückgeführt.

Als ein Beispiel für die Schlammrückführung sind im folgenden die mit einer vierten Ablauge von pH 1,2 erhaltenen Ergebnisse angeführt:

Behandlung a

Zu einer Probe dieser Ablauge werden 100 mg/Liter Cu - Ionen und 500 mg/Liter Eisen - Ionen in Form einer wässrigen Lösung der entsprechenden Sulfate zugeführt. Anschließend wird Natriumhydroxid zugefügt, bis die Lösung einer pH von 8,5 hat. Man erhält einen Rutheniumdekontaminierungsfaktor in der Größenordnung von 19·

Behandlung b

Eine zweite rohe Probe dieser Ablauge wird mit den bei der Behandlung angefallenen Schlämmen behandelt. Man erhält so einen Dekontaminierungsfaktor in der Größenordnung von 8.

Behandlung c

Eine dritte rohe Probe dieser Ablauge wird mit den bei der Behandlung b erhaltenen Schlämmen behandelt. Man erhält so einen Dekontaminierungsfaktor in der Nähe von 3.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren tür Kutheniumdekontaminierung von bei der Behandlung von bestrahlten Kernbrennstoffen angefallenen Lösungen, dadurch gekennzeichnet, daß die bei der Behandlung bestrahlter Cernbrennstoffe angefallene Lösung zunächst, falls erforderlich, mit einen Oxydationsmittel in gerade ausreichender Menge in Berührung gebracht wird, um in der rohen Ablauge ein mögliches Oxydationsmittel des Eisens, welches im Zustand des zweiwertigen Eisens bleiben soll, zu zerst-ören, dann Eisen-II- und Kupfer-Ionen zugefügt werden, die Lösung alkalisch gemacht wird, um die entsprechenden Kupfer- und Eisenverbindungen auszufällen, und die erhaltenen Niederschläge koaguliert und abfiltriert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das der Ausgangslösung zugesetzte Oxydationsmittel Kaliumpermanganat ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupferionen in Form einer wässrigen Lösung von Kupfersulfat in einer solchen Menge zugesetzt werden, daß in der Ablauge; 80 bis 200 mg/Liter Kupferionen vorliegen.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bisen-II-ic^en in Form einer wässrigen Eisen-Il-sul- fatlösung in einer solchen Menge zugesetzt werden, daß in der Ablauge 350 bis 900 mg/Liter Eisen-II-ionen vorliegen.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet· daß die Lösung durch Zusatz von Natriumhydroxid in einer genügenden Menge, um den pH der Lösung auf 7 bis 8,5 einzustellen, alkalisch gemacht wird.

6. Verfahren* nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn» zeichnet» daß die bei der Erstbehandlung angefallenen Niederschläge zur Behandlung einer rohen Ablauge wieder benutzt werden.

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