DE2638802A1

DE2638802A1 - Extraktionsverfahren zur aktinidengewinnung und -trennung

Info

Publication number: DE2638802A1
Application number: DE19762638802
Authority: DE
Inventors: Wallace Wendell Schulz
Original assignee: US Department of Energy
Current assignee: US Department of Energy
Priority date: 1975-08-27
Filing date: 1976-08-27
Publication date: 1977-03-10
Also published as: US3993728A; BE845620A; AU497562B2; FR2322100A1; JPS5227993A; AU1690876A; GB1552956A; FR2322100B1; CA1072341A

Description

United States Energy Research And Development Administration, Washington, D.C. 20545, V.St.A.

Extraktionsverfahren zur Actinidengewinnung und -trennung

Die Erfindung bezieht sich auf Flüssig-Flüssig-Lösungsmittelextraktionsverfahren und insbesondere auf ein Flüssig-Flüssig-Lösungsmittelextraktionsverfahren zur Wiedergewinnung und Verteilung (Trennung) von Actinidenwerten aus
sauren wässrigen Kernreaktorabfall-Lösungen.

Umfangreiche Untersuchungen beziehen sich auf die Möglichkeiten zur Entfernung und Wiedergewinnung von Actinidenwerten aus sauren wässrigen Kernreaktorabfall-Lösungen,
die in Brennstoffaufbereitung?-Anlagen erzeugt werden, wie beispielsweise in der Hanford-Anlage in der Nähe von Richland, Washington, U.S.A. Derzeit wird in Hanford ein
30 Volumenprozent Di-n-butylbutyl-phosphonat (DBBP)-Tetrachlorkohlenstoff (CCl₄)-Extraktionsmittel verwendet, um
Americium(III)- und Plutonium (IV)-Werte aus sauren
(ungefähr 2 M HNO₃) wässrigen Raffinatabfallströmen zu erzeugen, die beim Betreiben einer Plutoniumwiedergewinnungs-

7O981D/Öfi6i

263880

anlage anfallen. (Die Plutoniumwiedergewinnungsanlage verwendet ebenfalls ein 20% Tri-n-butylphosphat (TBP)-CCl--Lösungsmittel, um aus HNO- und HNO₃-HF-Lösungen Plutoniumwerte aus einer großen Vielfalt von nicht bestrahlten metallurgischen Abfallausbildungsformen zu gewinnen.)

Ein zufriedenstellender Betrieb mit dem DBBP-Extraktionsmittel macht, die "on-line"-Neutralisation des stark salzhaltigen nicht gepufferten Abfallstroms auf 0,1 M HNO₃ erforderlich.. Die Neutralisation der nicht gepufferten sauren wässrigen Raffinat (CAW)-Lösung auf den richtigen pH-Bereich ist schwer zu steuern. Aber selbst dann, wenn die Speiselösung auf den richtigen Säurewert eingestellt ist, kann mit dem derzeitigen DBBP-Verfahren nur 50 bis 60% des Americiums in der sauren wässrigen Raffinat (CAW) Lösung wiedergewonnen werden. Es besteht somit ein starkes Bedürfnis -nach einem wirkungsvolleren Verfahren, welches sowohl Americium als auch Plutonium direkt aus der sauren CAW-Lösung extrahiert.

Es -besteht ferner ein ansteigendes Bedürfnis für ein wirkungsvolles kontinuierliches, das Gegenstromprinzip verwendende Flüssigkeits-Flüssigkeits-Extraktionsverfahren, um alle Actiniden aus ein hohes Niveau aufweisenden Abfall-Lösungen des Purexverfahrens, erzeugt bei der Wiederaufbereitung von bestrahlten Leistungsreaktor-Brennstoffen, zu entfernen. Die normalerweise in derartigen Lösungen vorhandenen kleinen Konzentrationen langlebiger Actiniden machen es erforderlich, daß der ein hohes Niveau aufweisende Abfall nach Verfestigung und umwandlung in ein praktisch unlösliches Endprodukt mehrere Jahrhunderte aufbewahrt wird, um die Öffentlichkeit vor dem biologisch gefährlichen Material zu schützen. Wenn die Actiniden entfernt werden, so braucht die große Masse der relativ kurzlebigen Spaltprodukte nur für einige 100-te von Jahren aufbewahrt werden, bevor sie unschädlich werden. Die isolierten Actiniden können dann entweder in geeigneter Weise als ein ein sehr kleines Volumen besitzender, ein hohes Niveau aufweisender Abfall aufbewahrt werden oder aber, was erwünschter ist, sie können wieder in den Kernbrennstoffzyklus zurückgeführt werden. Die bislang bekannten Lösungsmittelextraktionsverfahren zur Entfernung von Americium und Curium aus dem

709810/0863

ein hohes Niveau aufweisenden Abfall des Purex-Verfahrens verwenden alle komplizierte Denitrierungs- und pH-Einstellungsvorgänge und ferner in einigen Fällen Puffer- und Komplexbildungsagenzien.

Anfang der sechziger Jahre berichtete Siddall über die Extraktion von dreiwertigem Americium, Promethium und Cer aus wässrigen Salpetersäurelösungen durch neutrale phosphororganische Bidentat-Extraktionsmittel, einschließlich Methylendiphosphonaten, Carbamylphosphonaten und Carbamylmethylenphosphonaten. Eine ins einzelne gehende Beschreibung dieses Verfahrens kann dem U.S. Patent 3 243 254 entnommen werden. In den darauffolgenden Jahren demonstrierte weder Siddall noch andere ein praktikables Bidentat-Extraktionsverfahren zur Wiedergewinnung und Trennung sämtlicher Äctiniden, die sich im +3, +4 und +6 Oxydationszustand befinden, wie sie in sauren Kernreaktorabfall-LÖsungen vorkommen, insbesondere den ein hohes Niveau aufweisenden Abfall-Lösungen des Purex-Verfahrens, erzeugt bei der Wiederaufbereitung von bestrahlten Leistungsreaktor-Brennstoffen.

Die vorliegende Erfindung hat sich demgemäß zum Ziel gesetzt, ein Verfahren zur Wiedergewinnung und Auftrennung oder Aufteilung von Actinidenwerten aus sauren wässrigen Kernreaktorabfall-Lösungen vorzusehen. Die Erfindung sieht ferner ein Verfahren zur Trennung von Actnidenwerten, wie beispielsweise Am(III) ,Cm(III). ,Pu(IV) ,Np(IV) und U(VI), direkt aus sauren wässrigen Kernreaktorabfall-Lösungen vor. Ferner bezweckt die Er findung, ein Lösungsmittelextraktions verfahren zur Wiedergewinnung und Verteilung von Werten anzugeben, welches für relativ störungsfreien Fernbetrieb im Fabrikmaßstab mit einen kontinuierlichen Gegenstrom verwendenden Extraktionsausrüstungen geeignet ist.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß Bidentat-Organophosphorverbindungen wirkungsvolle Extraktionsmittel für Actnidenwerte sind, die in dreiwertigen, vierwertigen und sechwertigen Oxydationszuständen in- sauren wässrigen Kernreaktorabfall-LÖsungen vorkommen. Durch dieses Verfahren werden im wesentlichen sämtliche Ac tnidenwerte, beispielsweise Am(III), Cm(III), Pu(IV), Np(IV) und U(VI) in die organische Phase extrahiert und sodann

7098 107 "Öl U

werden die Actiniden selektiv, durch Kontakt mit verdünnten wässrigen Säuren in dreiwertige, vierwertige und sechswertige Fraktionen abgezogen.

In einem Ausführungsbeispiel werden Am(III) und Pu(IV) aus sauren Abfall-Lösungen von annähernd 2 M Salpetersäure mit 30% Extraktionsmittel aus Dihexyl-N, N-diäthylcarbamylmethylenphosphonat/ Tetrachlorkohlenstoff extrahiert und sodann werden ungefähr 90% des Am(III) aus der Am^!(III) -Pu(IV) -beladenen organischen Phase mit verdünnter (beispielsweise 0,1 M) Salpetersäure herausgezogen, wobei die verbleibende Pu(IV)-beladene organische Phase schließlich mit einer verdünnten ΗΝΟ-,-HF-Lösung in Kontakt gebracht wird, um das Pu(IV) in die wässrige Phase abzuziehen.

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel, wo die ein hohes Niveau aufweisenden sauren wässrigen Purex-Kernreaktorabfall-Lösungen Am(III), Cm(III), Pu(IV), Np(IV) und U(VI) enthalten, werden diese aufgeteilt in dreiwertige, vierwertige und sechswertige Fraktionen, wobei das Verfahren folgendes vorsieht: Inkontaktbringen der sauren Abfall-Lösung, die annähernd 5 M HNO₃ enthält, und auf annähernd 0,05 M Eisen-II-Sulfamat eingestellt ist, mit Dihexyl-N, N-diäthylcarbamylmethylen (DHDECMP) Phosphonat-Dodecan-Extraktionsmittel, wodurch im wesentlichen alle Actinidenwerte in die organische Phase extrahiert werden, Inkontaktbringen der actinidenbeladenen organischen Phase mit verdünnter Salpetersäure, um'die dreiwertigen Actiniden herauszuziehen,

Inkontaktbringen der organischen Phase, die die vierwertigen und sechswertigen Actinidenwerte enthält, mit einer verdünnten wässrigen Lösung von Salpetersäure/Fluorwasserstoffsäure zum Herausziehen der vierwertigen Actinidenwerte, um sodann die die sechswertigen Actinidenwerte enthaltende organische Phase mit einer verdünnten Lösung von Natriumcarbonat zu waschen, um so im wesentlichen sämtliche sechswertigen Actinidenwerte aus der organischen Phase zu entfernen, die dann in den Extraktionsvorgang zurückgeführt wird.

Die vorliegende Erfindung gestattet beträchtliche Verbesserungen bei der Wiedergewinnung Am(III) und Pu(IV), d.h. Verbesserungen

709810/

auf 95-99,9% für Abfallströme der Plutoniumwiedergewinnungsanlage in Hanford, wobei auch die Notwendigkeit eliminiert wird, eine sorgfältige "in-line"-Neutralisation des 2 M Salpetersäure enthaltenden wässrigen Raffinat(CAW) Stroms auf ungefähr 0,1 M Salpetersäure vorzunehmen. Chargen- und Mischer-Absetzer-Daten zeigen, daß sowohl Americium-als auch Plutoniumwerte schnell in und aus den 30% Dihexyl-N, N-diäthylcarbamylmethylenphosphonat-Tetrachlorkohlenstoff-Lösung übertragen werden.

Zudem ist bei der Verarbeitung der ein hohes Niveau aufweisenden sauren wässrigen Purex-Abfall-Lösungen, die Am(III), Cm(III), Pu(IV), Np(IV) und U(VI) und auch kleinere Mengen anderer seltener Erden und Spaltprodukte enthalten, der dreiwertige Anteil (Fraktion) von Am(III) und Cm(III) zusammen mit den seltenen Erden oberhalb 99%, der dreiwertige Anteil von Pu(IV) und Np(IV) ist oberhalb ungefähr 95% und der sechswertige Anteil von U(VI) ist oberhalb ungefähr 95% und der sechswertige Anteil von U(VI) ist oberhalb ungefähr 99% bei der Wiedergewinnung.

Die gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten phosphororganischen Bidentat-Extraktionslösungsmittel zeigten eine zufriedenstellende radiolytische Stabilität.

Obwohl dem Fachmann aus der folgenden Beschreibung klar ist, daß die vorliegende Erfindung in gleicher Weise auch zur Extraktion von Actinidenwerten aus sauren Kernreaktorabfall-Lösungen geeignet ist, so wird die Erfindung doch im folgenden unter besonderer Bezugnahme auf die folgenden beiden Verfahren beschrieben : 1) Ein Verfahren zur Wiedergewinnung und Reinigung von Gramm-Mengen von Am(III) und Pu(IV) aus annähernd 2 M Salpetersäurelösungen, die kompatibel mit derzeit in der Hanford Plutonium-Wiedergewinnungsanlage verwendeten Lösungsmittelextraktionsausrüstungen sowie anderen dort verwendeten Am- und Pu-Verarbeitungsschritten sind, 2) ein Verfahren zur direkten Entfernung von und Verteilung von Actiniden aus ein hohes Niveau aufweisenden sauren (ungefähr 5 M HNO₃) Purex-Abfall-Lösungen.

709810/0800

Die Extraktion von Americium und Plutonium aus sauren Abfall-Lösungen.

Die Plutoniumwiedergewinnungsanlage in Hanford wird zur Wiedergewinnung und Reinigung von Plutonium betrieben, und zwar aus einer großen Vielzahl von metallurgischen. Abfällen, einschließlich Metallen, Oxyden und Legierungen. Bislang wurden die Plutoniumwerte durch ein Lösungsmittelextraktionsverfahren der Ruckströmungsart wiedergewonnen, und zwar unter Verwendung von Tributy!phosphat als Extraktionsmittel. Darauffolgend wird ein DBBP-Lösungsmittelextraktionsverfahren verwendet, um die Americium Plutonium-Werte aus der neutralisierten sauren (ungefähr 0,1 M HNO₃) wässrigen Abfall-Lösung (CAW) wiederzugewinnen und zu trennen. Das DBBP-Verfahren wird in drei gepackten Pulssäulen durchgeführt; bei den Prozessbedingungen wird die Extraktionssäule mit drei Extraktions- und einer Reinigungs(Scrubber)-Stufe betrieben, während die Trennungs- und Plutoniumherauszieh-Säulen jeweils mit drei Stufen betrieben werden. Das vorliegende Extraktionsverfahren kann für das DBBP-Verfahren substituiert werden und eliminiert in vorteilhafter.Weise das Erfordernis der "in-line"-Neutralisierung des sauren Speisematerials.

Beim ersten Schritt des Extraktionsverfahrens wird die saure wässrige Abfall-Lösung, die annähernd 2 M Salpetersäure enthält, mit einem gleichen Volumen von 30 volumenprozentigem DHDECMP-CCI₄ in Kontakt gebracht, welches 0,015 M Salpetersäure enthält, wobei annähernd 90 bis 95% des Am(III) und ungefähr 99,5% des Pu(IV) in die organische Phase koextrahiert werden, wobei ungefähr 5 bis 10% des Am(III) und ungefähr 0,5% Pu(IV) in der wässrigen Phase verbleiben, die in einen unterirdischen Speicher geleitet wird.

Die mit Am-Pu beladene organische Phase, die ungefähr 0,5 M Salpetersäure enthält, wird sodann mit einem kleinen Volumen (ungefähr ein Drittel desjenigen der organischen Phase) an 0,1 M HNO₃ in Berührung gebracht, wodurch 80 bis 90% des Americiums und weniger als ungefähr 10% des Plutoniums aus der- organischen Phase herausgezogen wird. Der sich ergebende wässrige Strom enthält 1,24 M HNO₃ und wird sodann durch bekannte

709810/Οδββ

Ionenaustauscher fahr en gereinigt.

Die organische Phase, die ungefähr 0,09 M Salpetersäure enthält, enthält ungefähr 10 bis 15% Am und wird schließlich mit einem
kleinen Volumen (ungefähr ein Viertel desjenigen der organischen Strömung) von O,1 M HNO₃-HF wässriger Lösung in Kontakt gebracht, wodurch 90 bis 95% des Pu und 10 bis 15% des Am in die wässrige
Phase herausgezogen werden, die ungefähr 0,3 M HNO₃ enthält. Die sich ergebende wässrige Phase wird in den Tributylphosphat-Extraktionsprozess zurückgeführt, um die Plutoniumwerte wiederzugewinnen.

Die organische Phase aus diesem zweiten Herausziehverfahren, die ungefähr 0,015 M Salpetersäure enthält, wird in die Extraktionssäule wieder zurückgeführt, um bei dem anfänglichen Lösungsmitte1-extraktionsvorgang wieder verwendet zu werden.

Basierend auf den begrenzten Daten, die bei synthetischen sauren wässrigen Abfall(CAW)-Lösungen ermittelt wurden, wird die Extraktion als in der folgenden Weise sich ereignend postuliert:

Am³⁺ + 3NO₃" + 3DHDECMPt? Am (NO₃J₃ · 3DHDECMP

'Bezüglich der gemäß der Erfindung zweckmäßigen phosphororganischen Bidentat-Extraktionsmittel sei bemerkt, daß die Verbindungs-&rten, wie sie Siddal untersucht hat, recht zufriedenstellend sind; es handelt sich dabei um Methylendiphosphonate [(SO- }_ P - CH₀-

O OO

P (-OR)₂] , Carbamylphosphonate £(R0- ) ' P - c - 2S (-R) 1 _und

ο ο "
Carbamylmethylen-diphosphonate KRO- J₃P- CH₂ - C - IS (-R) J .

Die bevorzugten Lösungsextraktxonsmittel sind die Carbamylmethylendiphosphonate, insbesondere Dihexyl-N, N-di-athylcarbamylmethylenphosphonat (DHDECMP) und dessen Analogon, Dibutyl-N, H-diäthylcarbamylmethylenphosphonat (DBDECMP).

709810/0866

Es sei bemerkt, daß die technische Qualität von DHDECMP und
DBDECMP eine kleine Konzentration an Verunreinigung enthalten, die eine große Affinität für dreiwertiges Americium bei geringen Salpetersäure-Konzentrationen besitzt. Für bestimmte Fließbogen -Anwendungs fälle ist die Entfernung dieser Verunreinigung wesentlich, um die Trennung von Am(III) von koextrahierten
Pu(IV), Np(IV) "und U(VI) mit verdünnter Salpetersäure zu gestatten.

Eine zufriedenstellende Reinigung von DBDECMP und DHDECMP kann durch Säure (HCl)-Hydrolyse bei 60°C erfolgen, und zwar gefolgt von einer Alkaliwaschung. Alternativ kann DBDECMP, aber offensichtlich nicht DHDECMP, ohne weiteres durch Vakuumdestillierverfahren gereinigt werden.

Die Extraktion von Actiniden aus Purex-Verfahrensabfall,

Zusätzlich zur Anwendbarkeit bei der Extraktion und Wiedergewinnung von Am(III) und Pu(IV) aus sauren wässrigen Abfall-Lösungen von annähernd 2 M Salpetersäure ist die vorliegende Erfindung in gleicher Weise wirkungsvoll bei der Verarbeitung von ein hohes Niveau aufweisenden Purex-Abfall-Lösungen, die dreiwertige,
vierwertige und sechswertige Actiniden enthalten, und zwar durch Lösungsmittelextraktion und Verteilung (Trennung).Der Fachmann erkennt, daß sowohl aus Gründen der Abfallverarbeitung und auch wegen des innewohnenden Wertes ein beträchtliches Interesse an Verfahren zur Entfernung der Actiniden besteht, d.h. der Elemente 92-96, und zwar an der Entfernung aus ein hohes Niveau
aufweisenden Abfall-Lösungen des Purex-Verfahrens.

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird eine konzentrierte (ungefähr 5 M) ein hohes Niveau aufweisende Purex-Abfall-Lösung,
die frisch hergestellt oder gealtert (d.h. 5 bis 10 Jahre)
sein kann, als erstes mit einem Reduzieragens, wie beispielsweise Eisen-II-Sulfamat, eingestellt und auf eine erhöhte Temperatur, beispielsweise 55 bis 60°C, erhitzt, um sowohl Pu
als auch Np im vierwertigen Oxydationszustand vorzusehen. Wenn die Abfall-Lösungen zwischenzeitlich 5 bis 10Jahre aufbewahrt

709810/0866

werden _r so können die kurzlebigen Radioisotope zerfallen und die Strahlungsdosis für das DHDECMP-Lösungsmittel wird vermindert.

Darauffolgend wird die eingestellte saure Einspeisung gemäß dem Gegenstromprinzip mit einem 30 volumenprozentigen DHDECMP in Dodecan in Kontakt gebracht, um alle Actiniden und Lanthaniden in die organische Phase zu extrahieren. Andere langlebige Radio-

137 90

isotope, beispielsweise Cs und Sr, verbleiben in dem wässrigen Raffinat, welches zum Zwecke der Speicherung zu einem Vorgang einer wässrigen Abfallkalzinierung und Verfestigung zugeführt wird.

Nach der Extraktionssäule werden die dreiwertigen Am, Cm und Lanthaniden von den gemeinsam mit extrahierten Pu(IV), Np(IV) und U(VI) verteilt (getrennt), und zwar durch Inkontaktbringen des organischen Extraktionsmittels, welches ungefähr 0,5 M Salpetersäure enthält, mit einem kleinen Volumen (annähernd ein Viertel des organischen) an verdünnter (0,1 M) Salpetersäure. Die mit Am-Cm-beladene Fraktion, die ungefähr 1,3 M Salpetersäure enthält _r enthält mehr als 99% des Am_r Cm und der seltenen Erden, und zwar mit nur ungefähr 5% an Pu und Np. Diese dreiwertige Fraktion wird sodann durch übliche Verfahren (beispielsweise unter Druck stehende Ionenaustauschung) verarbeitet, um Am-Cm von den seltenen Erden zu trennen.

Sodann wird die organische Phase, die ungefähr 0,1 M Salpetersäure aufweist und im wesentlichen das ganze U(VI) und ungefähr 95% des Pu(IV) und Np(IV) zusammen mit weniger als 1% der Spaltprodukte enthält, mit einer dritten (Auszieh-) Säule in Berührung gebracht, und zwar mit einem kleinen Volumen (ungefähr 1/5 der organischen Phase) an verdünnter 0,1 M HNO₃-HF-Lösung, um bevorzugt Pu(IV) und Np(IV) herauszuziehen. Die Pu-Np-beladene Fraktion, die ungefähr 0,3 M HNO und 0,1 M HF aufweist, enthält ungefähr 95% des Pu(IV) und Np(IV). Diese vierwertige Fraktion wird durch übliche Verfahren verarbeitet, beispielsweise durch Anionen-Austaüschung, um das Pu und Np voneinander und anderen Verunreinigungen in der wässrigen Lösung wiederzugewinnen und zu trennen.

709810/0866

Schließlich wird das DHDECMP-Extraktionsmittel mit verdünnter Na_CO--Lösung gewaschen, um U(VI) und Spurenmengen anderer Bestandteile, die nicht in früheren Säulen entfernt wurden, zu entfernen. - .

Um die Lösungsmittelradiolyse und den Abbau zu minimieren, sollte jeder der Verfahrensschritte vorzugsweise in Kontaktvorrichtungen erfolgen, die eine kurze Verweilzeit besitzen. Es ist zu erwarten, daß beim Betrieb einer Anlage auf Fabrikmaßstab mit der Handford-Plutoniumwiedergewinnungsanlage der DHDECMP-Lösungsmittelvorrat eine Alphabestrahlung mit einer Rate von ungefähr 0,01 bis 0,05 Watt-Std/1 pro Extraktionszyklus erfahren würde. Die Dosisrate für das Lösungsmittel würde natürlich von der Menge an Am und der Menge und Isotopenzusammensetzung des Plutoniums im Abfall abhängen. Annähernd acht Extraktionszyklen werden pro Tag oder 40 pro 5 Tage Arbeitswoche vollendet. Vorläufige Ergebnisse zeigen, daß Bestrahlungsdosen bis hinauf zu 10,6Watt-Std./l keine nachteilige Wirkung auf das Am(III)-Extraktions-Herausziehverhalten eines 30 Volumenprozent DHDECMP-Lösungsmittels ausüben. Demgemäß wird das erfindungsgemäße DHDECMP-Lösungsmittel eine lange Verwendbarkeitsdauer aufweisen.

Nachdem die Erfindung nunmehr allgemein beschrieben wurde, seien im folgenden Ausführungsbeispiele behandelt, welche im einzelnen Besonderheiten des erfindungsgemäßen Lösungsmittelextraktionsund Verteilungs-Verfahrens beschreiben.

Beispiel I

Zur Demonstration der Durchführbarkeit der Extraktion von
Americium und Plutonium aus sauren wässrigen Lösungen mit
einem 30%-igen DHDECMP-CCl.-Lösungsmittel wurden die folgenden Experimente durchgeführt.

Annähernd 200 1 DHDECMP (im Handel verfügbar von der Wateree Chemical Company in den O.S.A.) wurden vorgesehen. Es wurden Extraktionsmittel hergestellt, die 30 Volumenprozent DHDECMP enthielten, und zwar durch Verdünnung des erhaltenen DHDECMP

7098 1 0/0888

mit entweder CCl. (Reagens-Güte) oder mit Trichlorbenzol (TCB) der technischen Güte 1, 2, 4 (J. T. Baker Chemical Company, U.S.A.) Infolge der Verunreinigungen, die in dem DHDECMP, wie es erhalten wurde, vorhanden sind, wurden die Extraktionsmittel gereinigt, und zwar durch Inkontaktbringen der organischen Lösungen mit 6 M HCl bei 6O°C über 24 bis 48 Stunden hinweg, worauf dann die sich ergebende organische Phase bei 25°C mit gleichen Volumenteilen an 1 M NaOH, 1 M HNO₃ und Wasser gewaschen wurden. Dieses spezielle Hydrolyse-Waschverfahren ergab wasser-weisses Extraktionsmittel (spezifische Schwere = 1,403) mit reproduzierbaren und verwendbaren Am-Pu-Extraktion-Äuszieh-Eigenschaften. Das Volumen der HCl-hydrolisierten DHDECMP-Extraktionsmittel verringerte sich um ungefähr 10%, wenn die Extraktionsmittel in dieser Weise mit 1 M NaOH gewaschen wurden. Aus Bequemlichkeit beziehen sich die Extraktionsmittelzusammensetzüngen auf Volumenprozent des DHDECMP, welches vor der Hydrolyse und dem Waschen vorhanden war.

Tatsächliche saure wässrige Abfall (CAW)-Lösungen (Tabelle I) wurden in Verteilungsverhältnis-Versuchen verwendet, und zwar in Mischer-Absetzer-Chargenkontaktvorgängen. Andere wurden mit

synthetischer CAW-Lösung (Tabelle I) durchgeführt, und zwar

241
versehen (gespickt) mit entweder Am oder Am-freiem Plutonium.

70 9810/0866

INSPECTED

TABELLE I KONZENTRATION ^v " ^: ' ' " '

Komponente HNO₃	- ' ' Tatsächliches-^;M" · *■-,;.■ ,;-..* ,. , 2.23 -\**	Synthetisches M *1.7 I y* -■-··.:■:.**
Al ~	0.84	Ö.82 V
Na	-.;-·. 0.52

Fe 0.009

Si [ . 0.0017; V _: :-'.■ = -■·::■

Ga ic 0.0012

Cr 0.0007

Mg Ό.0006^Λ ^; 0.01

Ni . 0,0003

Pu ■■-■■-'■■ 0.013^b -

²⁴¹Am 0.0021^b

geschätzte Konzentration

Konzentration angegeben in g/l

Die Misch-Absetzvorrichtungen hatten sechs Stufen und sind im einzelnen in Chem. Eng. Progr., 50; 403 (1959) von B. W. Coplan und Anderen beschrieben. Die Mischer-Absetzvorrichtungen wurden mit den speziellen wässrigen und organischen Lösungen betrieben, und zwar solange, bis stetige Zustandsbedingungen erreicht wurden. Stündlich wurden Proben der Abflußströme entnommen und analysiert, um festzustellen, wann der stetige Stand erreicht war. Americium- und Plutonium-Verluste und Entgiftungsfaktoren für verschiedene Verunreinigungen wurden aus den Analysen der Abflußströme mit stetigem Zustand berechnet. Die bei stetigen Zustandsbedingungen in Extraktions- bzw. Verteilungs(Trennungs-)-Säulenläufen gesammelte organische Produktlösung wurde als Speiselösungen

709810/0866

in darauffolgenden Verteilungs- und Plutoniumherauszieh-Säulenläufen verwandt. Die Mischer-AbsetzVorrichtungsläufe dauerten im allgemeinen von 6 bis 8 Stunden und die Americium und/oder Plutonium enthaltenden organischen Lösungen standen 16 bis 24 Stunden bei 25°C, bevor sie in einem Verteilungs- oder Herauszieh-Säulenlauf verwendet wurden. In den meisten Extraktionssäulenläufen wurde tatsächliche saure wässrige Abfall-Lösung (CAW) verwendet; um jedoch die Speisung für einige Verteilungsund Herauszieh-Säulenversuche vorzusehen', wurden einige wenige Läufe oder Versuche mit synthetischer CAW-Lösung,gespickt mit Am-freiem Plutonium,durchgeführt.

Organische DHDECMP-Verdünnungslösungen wurden in Kontakt gebracht mit gleichvolumigen Teilen von 0,1 bis 5,0 M HNO₃ - 0,0 bis 1 M Al(NO,), - 0 bis 0,25 M HF Lösungen, die ungefähr 0,01 g/l 241 JJ

Am oder O,01 bis 0,05 g/l Pu enthalten.

Die sich ergebenden Lösungen wurden auf HN0_ und entweder Americium oder Plutonium analysiert. Vor dem Inkontaktbringen mit dem wässrigen Americium· oder Plutonium wurden die organischen Lösungsmittel zweimal mit frischen gleichvolumigen Teilen entsprechender HNO₃-Al(NO₃) -HF-Lösungen in Kontakt gebracht.

Die Extraktionskinetik von Americium und Plutonium wurde dadurch bestimmt, daß man für verschiedene Zeiträume bei 25°C eine wässrige 2 M HNO,-O,75 M Al (NO-.) ,-Lösung, die entweder 0,01 g/l

Am oder 0,05 g/l Am-freies Plutonium enthielt, mit einem

gleichen Volumen von 30% DHDECMP-CCl. in Kontakt brachte, welches zuvor in Gleichgewicht gebracht wurde mit 2 M HNO_ 0,75 M Al (NO₃)₃ Lösung. Teile der Am- und Pu-beladenen organischen Phasen, erhalten nach einer fünfminütigen Extraktionsberührung, wurden sodann für verschiedene Zeitspannen bei 25°C mit gleichen Volumen an 0,1 M HNO₃ bzw. 0,1 M HNO₃ - 0,1 M HF in Kontakt gebracht, um die Herausziehraten der beiden Actiniden zu messen. Vor dem Kontakt mit der 0,1 M HNO₃ - 0,1 M HF Lösung wurde die Pu-beladene organische Phase mit einem gleichen Volumen an 0,1 M HNO₃ in Kontakt gebracht, um HNO₃ herauszuziehen. Zur Standardisierung der Bedingungen wurden die Ratenmessungen unter

709810/0866

Verwendung eines Rührmotors durchgeführt, der bei konstanter Drehzahl betrieben wurde. Die bei den kinetischen Messungen erhaltenen Phasen wurden innerhalb einiger weniger Sekunden durch Zentrifu-

241
gierung getrennt und auf entweder Am oder Plutonium analysiert.

Ins einzelne gehende Gleichgewichtsdaten für die Extraktion von
Americium, Plutonium und HNO₃ aus HNO- - Al (NO₃)_-HF-Lösungen
durch gereinigte 30% DHDECMP-CCl. oder (TCB) Extraktionsmittel
sind in den Tabellen II, III und IV unten angegeben.

709810/0866

■TABELLE II

Gleichgewichtsdaten für die- Extraktion von Americium und """"' - durch 30% DHDECMP-GCI₄ ^a ..;,/ . _C; . -,. ·

Wässrige=, phase	Gleichgewichts-	*vci/ml*	Organis ehe Gleichgfe^·. wichtsphase	Am vCi/ml	. Verteilungs- vernaltni s s e	Oi 040	-	-
Al (#03)3 M	HNQ₃ *H ' '*	44,0	HNO₃ . M	0.661	^DAm	0.057
OvO	*0144**	43.3	OiOOSS	1.73	0.0145	0. 075	- --.
0.0	0.335	41.8	0.019	3o04	0.0400	0.119	-. τ-
0.0	0.549	37.2	0.041	7.24	0.0727	0.168	Ο.710
0.0	1.06	26.8	0.126	18.4	0.195	0.179	0.572
0.0	2.07	18.2	0.348	25.5	0.687	0.180	0.43;
0.0	3.18	14.9	0.570	28.8	1.40	0.194	0. 354
0.0	4.23	13.5	0.763	32.9	1.93	0. 292
0.0	5.20	27.0	1.01	19.5	2.44
0.5	0.529	16.4	ND^b	30.4	0.722
0.5	1.04	11.8	ND	37.4	1.85
0.5	2.05	9.41	ND	39.4	3.17
0.5	3.10	7.44	ND	43.2	4.19
0.5	4.14	5.93	ND	39.6	5.81
1.0	0.496	4.52	0.352	42.4	6.68
1.0	1.02	5.21	0.583	45.1	9.38
1.0	2.04	6.77	0.882	38.8	8.66
1.0	3.14	6.29	1.11	41.2	5.73*
1.0	4.04	1.18	6.55

mit Extraktionsmittel hergestellt durch Standardreinigung mit 48 Stunden-6M HC1-6O°C des Lösungsmittels Charge Nr. 1

nicht bestimmt

7098 10/0866

TABELLE XII

Gleich gewi cht sdctfcen für die Extraktion vöri Plutonium und ' HNO₃' dlirch: 30% DHDECMP-CCl. ^.-.i ' ':- ^r ^ '.■.'.:.'■, :._; ·· ..

Wässrige Gleichgewichts- Organische Gleichge- Verteilungs-

phase Wichtsphase -.- . Verhältnisse

A1(NO3>3 HNO₃ Pu HNO Pu V _n

M M mg/ml (x IQ⁴) M ³ mg/ml (χ 1ΛΓ) ⁰Am ⁰HNO^

0.0 0.144 238. 0.0020 362. 1.52 0.014

0.0 0.264 75.7 0.014 535. 7.07 0.053

0.0 0.530 18.4 0.039 618. 33.6 0.074

0.0 1.03 5.35 0.138 592. 111. 0.134

0.0 2.08 3.02 0.386 602. 199. 0.186

0.0 3.20 2.76 0.618 612. 222. 0.193

0.0 4.34 1.56 0.832 612_O 392, 0.192

0.0 4.86 1.27 1.04 726. 542. 0.214

0.05 0.548 8.31 0.137 2240. 270. 0.250

0.5 1.07 6.38 0.289 2350. 368. 0.270

0.5 2.03 5.58 0.525 2400. 430. 0.258

0.5 3.13 3.34 0.757 2340. 700. 0.242

0.5 4.16 2.83 0.963 2240. 792. 0.231

1.0 0.496 2.12 0.352 664. 313. 0.710

1.0 1.02 1.59 0.583 664. 418. 0.572

1.0 2.04 0.741 0.882. 618. 834. 0.432

1.0 3.14 0.834 1.11 633. 759. 0.354

1.0 4.04 1.03 1.18 571. 554. 0.292

0.0^b 0.138 695. 0.0097 0.332 0.000478 0.070

0c0^b 0.280 685. 0.017 0.705 0.00103 0.061

0.0^b 0.542 690. 0.046 3.25 0.00471 0.085

0.0^b 1.06 685. 0.120 17.0 0.0248 0.113

0.0^C 0.179 715. 0.0097 . 0.237 0.000331 0.054

0.0^c 0.327 690. 0.014 1.37 0.00199 0.04^

0.0 0.589 685. 0.036 6.64 0.00971 0.061

0.0 1.26 669. 0.109 34.3 0_o0513 0.087

709810/0866

i■"■;:. ■".-."' " ¹⁷ " "■■-: : ^ 2538802

^a mit Extraktionsmittel gereinigt gemäß Standardreinigung der Lösungsmittelcharge Nr. 1 bei 4.8 Stunden- 6 M HC1-6O°C

^b enthielt 0,1 ,M HF ■

^c enthielt O_rO5 M HF

709810/086 6

TABELLE IV

Gleichgewichtsdaten für die Extraktion von Americium, Plutonium und IBSfO. bei 30% DHDECMP-TCB

2538802

Wässrige Gleichgewichtsphase

HNO₃

M.

0.147 0.302 0.537 1.04 2.01 3.14 4.18 5.74 0.171 0.298 0.558 1.02 1.98 3.02 4.04 4.99

Am

Pu

pCi/ml mg/ml (x 10 )

35.5 53.5 43.7 46.2 22.9 13.6 12.4 11.3

1150. 633. 239. 79.3 27.6 13.2

10,9 6.43

Organische Gleichgewichtsphase

HNO₃

0.0039

0.014

0.027

0.087

0.286

0.446

0.500

0.613

0.0044

0.011

0.030

0.089

0.270

0.442

0.607 0.741

Am WCi/ml

0.923 1.55 3.15 8.94

22.7

30.7

34.2

33.7

• Pu
mg/ml (x 10⁴)

426.

870.
1400.
1710.
1920.
1900;

1870.
1320.

Verteilungsverhältnisse

DAm

0. 0260
0.0290
0.0721

0.194

0.991

2.26

2.76

2.98

0.370

1.37

5.86

21.6

69.6
144.

169.
205.

ΡΗΝΟ ^

0.027

0.046

0.050

0.084

0.142

0.120 ,

0.107«?

0.026

0.037

0.054

0.087

0.136

0.146

0.150 0.148

Portsetzung

TABELLE IV

	Wässrige	Gleichgewichtsdaten	für die Extraktion von Amerlcium, Plutonium und HNO-/	,2638802 _;	Am	• Pu	DPu	DHNOq
	HNO₃	bei 30% DHDECMP-TCB			»Ci/ml	mg/ml (x 10^") DAm	0.00144	0.040
	M μ	Gleichgewichtsphase			_	1.00	0.00303	0.055
	0.099^b	Am Pu a		^Organische Gleichgewichtsphase Verteilungsverhältnisse	-	2.10	0.00813	0.058
	0.254^b	Ci/ml rag/ml (x 10 )	HNO₃	-	5.61	0.0313	0.086
	0.552^b	695.	M		io.9	0.00265	0.030
	i;08^b	695.	0.0039	-	1.77	0.00639	0.035
	0.192^c	690.	0.014	-	4.31	0.0165	0.052
	0.346^c	609.	0.032	-	11.1	0.0763	0.081
O co	0.594^c	669.	0.093	—	49.4
CD»	l.ll^c .;./	674.	0.0059				CO I
		674.	0.012
		649.	0.031
CDk		0.090

mit einem Extraktionsmittel gereinigt gemäß Standardreinxgungsschema bei 48 Stunden-6 M HCl-60 C

enthielt 0,1 M HF ; ■' ^Λ "-

enthielt 0,05 M HP

Aus diesen Daten wurde festgestellt, daß DHDECMP Pu(IV) stärker extrahiert als Am(III). Insbesondere bei 0,14 M HNO- war das Verhältnis der Verteilungsverhältnisse für Plutonium und Americium (D₀ /D₇. ) für 30% DHDECMP-CCl. ungefähr 100; der Trennungskoeffizient war hoch genug, um die Verteilung (Trennung) von Pu(IV) von Am(III) in einem Gegenstromsystem zu gestatten.

Es wurde festgestellt, daß sich die Extraktion von Pu(IV) und Am(III) durch 30% DHDECMP-CCI₄ aus HN0₃-Medien mit zusätzlichem Al(N0_)_ erhöht. Mit einer oder zwei Ausnahmen korrelierten die Daten für die Extraktion von Plutonium und Americium aus HN0..-A1 (NOt) .,-Lösungen ziemlich gut mit der Ionenstärke der Lösungen.

Es wurde festgestellt, daß verdünnte (0,1 m) HNO₃-Lösungen, die ungefähr 0,1 M HF enthielten, Pu(IV) aus DHDECMP-Extraktionsmittel leichter herauszogen (vgl. Tabelle III).

Beispiel II

Eine Anzahl von Mehrfach-Chargenversuchen wurde durchgeführt, um bestimmte Fließbogen oder "flowsheet"-Merkmale zu untersuchen. Bei einem Versuch wurde die tatsächliche saure wässrige Abfall (CAW)-Lösung (20 ml) dreimal mit frischen,ein gleiches Volumen aufweisenden Teilen von 30% DHDECMP-CCI₄ in Kontakt gebracht, was zuvor mit einer 2 M HNO₃-0,75 M Al(NO₃) .,-Lösung in Gleichgewicht gebracht wurde. Diese drei Extraktionskontakt-

241 vorgänge entfernten mehr als 99% des Am und > 99,9% des Plutoniums aus der CAW-Lösung.

Bei einem anderen Versuchslauf wurden mehrere Chargenkontaktvorgänge durchgeführt, um die Leistungsfähigkeit des Am/Pu-Verteilungsschrittes (Trennschrittes) bei verschiedenen Strömungsverhältnissen von wässrig zu organisch (A/0) zu untersuchen. Eine Anzahl von Extraktionsmitteln, die 30 Volumen-% DHDECMP-CCI₄ (oder TCB) aufwiesen, und die zuvor zweimal mit frischen gleichen Volumenteilen von 2 M HNO₃-O,75 M Al(NO₃J₃ ins Gleichtgewicht gebracht wurden, wurden mit gleichen Volumen von 2 M HNO.,-

709810/0868

0,75 M Al(NO )₃-Lösung in Kontakt gebracht, die entweder 0,05 g/1 Pu oder 0,01 g/l Am enthielt. Teile der sich ergebenden Lösungsmittel wurden sodann dreimal mit frischen Teilen von 0,1 M HNO., bei verschiedenen Volumenverhältnissen in Kontakt gebracht. Die Ergebnisse sind in Tabelle V unten angegeben:

	V	Am	CCl₄	Pu	,1 ,5 ,5
TABELLE		CCl₄ TCB	9,88 7,75 6,86	TCB
	>99,7 >99,7 99,5 99,4	26 31 18
Verteilungssäule: Mehrfach-Chargenuntersuchun Prozentsatz herausgezogener Stoffe

A/0
0,67. 0,50 0,33

^a in drei Kontaktvorgängen

Man erkennt somit, daß bei A/0's von 0,07 bis 0,33 drei aufeinanderfolgenden Chargenkontaktvorgänge mit frischen Teilen an 0,1 M HNO₃ ohne weiteres über 99% des Americiums und weniger als 10% des Plutoniums herausziehen. Es wurde jedoch herausgefunden, daß derartige Kontaktvorgänge beträchtlich mehr Plutonium aus 30% DHDECMP-TCB-Lösungsmittel herausziehen, was die geringeren Plutoniumverteilungs-Verhältnisse für DHDECMP-TCB-Lösungsmittel wiedergibt.

Beispiel III

Mehrere Versuchsläufe (Tabelle VI) wurden in einer Mischer-Absetzvorrichtung unter Gegenstrombedingungen durchgeführt, und zwar unter Verwendung von 30% DHDECMP und einem Speisevorrat aus tatsächlichen sauren wässrigen (CAW) Abfall-Lösungen. Die Mischer-Absetzvorrichtung hatte vier Stufen bei jedem Lauf.

709810/0866

TABELLE VI
Mischer-Absetzvorrichtung Flowsheet-Tests: Extraktionssäule

Extraktionsmittel HNO„ in M

Trägerlösungs- Verwendete Str.ömungs- organisches wässriger Verluste an wässrigem mittel

TCB
•<t TCB

CD TCB

rt ' ^ccl

O " CCl₄

Cf> ijCB

TCB

Zyklen ^a	verhältnis - A/0 ^b	Produkt	Abfall	Abfall Pu, %	Am, %
0	2.	0,504	1 ,97	0,46	12,7
0	1.	0,486	1,77	0,41	8,8
1	1.	0,485	1,77	0,52	5,7
0	0,67	0,673	1,47	0,38	-
0	0,67	0/763	1,50	0,19	6,6
3	0,50	0,472	1,35	0,61	1,7
4	0,50	0,555	1,33	—	1,6

a *°

bezieht sich auf die Anzahl der vorhergehenden Mischer-Absetzvorrichtungsläufe <j)

mit diesem Extraktionsmittel jOJ

b CC

wässriges/organisches Strömungsverhältnis c;

26388Q2

Aus den Daten erkennt man, daß die Americium-Wiedergewinnung sich mit erhöhtem Extraktionsmittelfluß erhöht und sie überstieg 90% bei wässrig;organisch-Strömungsverhältnissen -1. Über den Bereich der untersuchten Bedingungen hinweg war Plutonium jedoch unempfindlich gegenüber Änderungen des wässrigen: organischen Strömungsverhältnisses und überstieg 99% bei allen Versuchslaufen.

Eine Anzahl· von Speiselösungen umfaßt* 30% DHDECMP^Lösungsmittel, die ungefähr 0,005 g/l Pu von der Extraktionssäule, wie oben erwähnt, enthielten und wurden in eine (dreistufige) Verteilungssäule eingeleitet, um die Effektivität des Herausziehens der extrahierten Am/Pu-Werte aus der organischen Phase durch verdünnte (0,1 M) HNO zu bestimmen. Die verschiedenen Daten sind in der unten stehenden Tabelle VII angegeben;

709810/0886

TABELLE VII

Mischer-Absetzvorrichtungs-Flowsheet-Tests: Verteilungssäulenläufe

Prozent an

Träger- Flußver- HNO₃ in M wassr. (SIP) organ. (SIW)

lösungs-hältnis

mittel A/O^a STF STP STW Am Pu Am Pu

CCl, 0.67 0.542 0.853 0.030 89.4 τ 4.61 4

CCl₄ 0.67 0.475 0.718 0.035 90.8 31.9 4.05 77.8

CCl₄ 0.67 0.673 0.920 0.018 80.6 2.4 2.1 116.0

TCB^b 0.67 0.665 1.17 0.011 - 50.7 - 55.8

CCl₄* 0.50 0.565 1.01 0.065 83.7 - 16.4

CCl₄ 0.30 0.500 1,44 0.092 80.0 - 28.0 91.6

CCl₄ 0.30 0.680 1.72 0.137 - 8.3 - 95.

^awässrig/organisch = S1F/S1X vier Stufen

^Verunreinigungsgehalt der Am-Produktlösung aus diesem Versuchslauf ist in Tabelle IX angegeben.

Aus diesen Daten ergibt sich, daß Mischer-Absetzvorrichtungsstufen bei einem wässrigen:organischem-Strömungsverhältnis von 0,3 80% des Am und weniger als 10% des Pu aus der organischen
Phase herauszogen. Die Vertexlungssäule bei A/0 von 0,33 sollte somit angemessenes Hera.usziehen (75 bis 80%) des Am bewirken,
und zwar begleitet von nur 5 bis 10% des Plutoniums.

709810/0886

Eine Anzahl von Speiselösungen umfaßte 30% DHDECMP-Lösungsmittel, die ungefähr 0,005 g/l Pu und ungefähr 10 g/l enthielten. Am von der oben erwähnten Verteilungssäule wurde in eine Herausziehsäule eingegeben, um die Effektivität des Herausziehens des Pu aus der organischen Phase in verdünntes (0,1 M) ΗΝΟ,,-HF zu bestimmen. Die verschiedenen Daten sind in der Tabelle VIII unten angegeben:

TABELLE VIII

Mischer-Absetzvorrichtung-Flowsheet-Tests: Pu-Herausziehsäulenläufe

Träger- Flußver- _mQ^ Prozent

lösungs- hältnis ; nicht herausgezogen

mittel	Α/Ο	a	Stufen	S2F	S2P	S2W	Pu	11	Am
CCl₄	0.	08	3	0.029	0.308	0.013	33.9		.9
CCl₄	0.	16	3	0.032	0.292	0.007	21.4	6	-
CCl, 4	0.	16	3	0.091	0.689	0.019	32.1		.3
CCl₄	0.	16	3	0.064	0.478	0.010	29.6		-
TCB	0.	16	4	0.023	0.340	0.005	8.7	4	-
CCl₄	0.	16	4	0.016	0.238	0.010	40.4	.2

wässrig/organisch = S2F/S2W

Aus diesen Daten ergibt sich, daß das Herausziehen des Pu aus dem DHDECMP-Extraktionsmittel im ganzen nicht erfolgreich war. Das Verteilungsverhältnis,ergänzt durch Ergebnisse der Mehrfachchargenkontaktvorgänge, zeigt, daß verdünnte HNO₃-HF-Lösungen ohne weiteres Plutonium aus DHDECMP-Extraktionsmitteln herausziehen. Restliches Plutonium in dem organischen Abfallstrom von diesen Mischer-Absetzvorrichtungslaufen wurde ohne weiteres

70981Ö/0S6S

durch dessen Chargen-Inkontaktbringen mit gleichen Volumen von 0,1 M HNO₃-O,1 M HF entfernt. Es wird somit geschlossen, daß Plutonium ohne weiteres chargenweise aus DHDECMP-Extraktionsmitteln mit verdünntem HNO-.-HF bei Mischer-Absetzvorrichtungsvorgängen herausgezogen werden kann und die Plutoniumherausziehsäule höhere wässrige:organische-Strömungsverhältnisse (Strömungsverhältnisse des wässrigen Anteils zum organischen Anteil) verwenden sollte, und möglicherweise höhere HF-Konzentrationen.

Beispiel III

Es wurde ein Vergleich zwischen dem Verunreinigungsniveau der Hauptverunreinigungen im Am-Produkt durchgeführt, welches in einer typischen Mischer-Absetzvorrichtung unter Verwendung von DHDECMP mit einem Verfahrensverteilungs-Säulenlauf hergestellt wurde,und zwar erfolgte der Vergleich mit einem DBBP-Extraktionsverfahren im Fabrikmaßstab. Die Daten sind in der unten stehenden Tabelle IX angegeben.

	Konzentration in mg/1	30	Produkt °
TABELLE IX	DHDECMP-Verfahren Fabrik-DBBP-Verfahren	11	33
	Produkt	1O	30
Verunreinigungsgehalt von Americiumproduktlösungen.	5	6
	4	11
	1	25
Komponente	2	4
Al	ND^d	2
Na	1
Si
Fe
Ca
Mg
Ni
Cr

Bestimmt durch Atomabsorptionsverfahren

Vom Mischer-Absetzvorrichtungs-Verteilungssäulenlauf markiert mit dem Stern in Tabelle VII Zugriffsprobe entnommen im Juli 1974 nicht bestimmt

709810/0866

Aus diesen Daten ist ersichtlich, daß das DHDECMF-Verfahren ein Americium-Produkt mit einer Reinheit ergibt, vergleichbar oder hinsichtlich einiger Punkte überlegen zu demjenigen des DBBP-Verfahrens. Es ist möglich, daß die spezielle Fabrikprobe, auf die hier Bezug genommen wurde, dann entnommen worden sein kann, wenn das DBBP-Verfahren ein typischerweise reines Produkt erzeugte, wobei dann, wenn dies so war, die Fähigkeit des DHDECMP-Verfahrens zur Erzeugung eines hoch qualitativen Americium-Produkts weiter verdeutlicht wird.

Die vorstehende, ins einzelne gehende Beschreibung soll nur zur Veranschaulichung dienen. Offensichtlich können vom Fachmann viele Veränderungen vorgenommen werden, um die Extraktion und Verteilung von Am/Pu oder allen der Actiniden aus sauren wässrigen Abfall-Lösungen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zu erreichen.

709810/0866

Claims

. Ansprüche.

1./ Flüssig-Flüssig-Extraktionsyerfahren zur Wiedergewinnung und Verteilung von Actinidenwerten aus sauren wässrigen Kernabfall-Lösungen, wobei die Actinidenwerte dreiwerte, vierwertige und sechswertige Oxydationszustände aufweisen, g e k e η η ζ e i c h π e t durch folgende Schritte: 'Inkontaktbringen der wässrigen Lösungen mit einem phosphororganischen Bidentat-Extrktionsmittel zur Extraktion von im wesentlichen sämtlichen Actinidenwerten in die organische Phase, ."-■·■-

Inkontaktbringen der mit Actiniden beladenen organischen Phase mit einer wässrigen verdünnten Salpetersäurelösung zur Extraktion von im wesentlichen sämtlichen dreiwerten Actinidenwerten in die wässrige Phase,

Inkontakbringen der organischen Phase, die die vierwertigen und sechswertigen Actinidenwerte enthält, mit einer verdünnten wässrigen Lösung von Salpetersäure/Fluorwasserstoffsäure, um auf diese Weise im wesentlichen sämtliche vierwertigen Actinidenwerte in die wässrige Phase zu extrahieren, worauf dann die organische Phase, welche die sechswertigen Actinidenwerte enthält, mit einer verdünnten Lösung aus Natriumcarbonat in Kontakt gebracht wird, um dadurch im wesentlichen sämtliche sechswertigen Actinidenwerte aus der organischen Phase zu entfernen .

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Actinidenwerte Elemente (92-96) des periodischen Systems der Nukleide umfassen.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente Am(III), Cm(III), Pu(IV), Np(IV) und U(VI) umfassen.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das phosphororganische Bidentat-Extraktionsmittel Dihexyl-N, N-diäthylcarbamylmethylenphosphonat ist.

70981 0/0866

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das phosphororganische Bidentat-Extraktionsmittel Dihexyl-N, N-diäthylcarbamylmethylenphosphonat aufgelöst in Dodecanverdünnungsmittel ist,

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Dihexyl-N, N-diäthylcarbamylmethylenphosphonat-Dodecan-Extraktionsmittel 10 Volumenprozent Dihexyl-N,N-diäthylcarbamylmethylenphosphonat enthält.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die saure wässrige Kernabfall-Lösung eine ein hohes Niveau aufweisende saure wässrige Purex-Lösung mit einem Salpetersäuregehalt von ungefähr 5 M ist.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Extraktionsschritte chargenweise durchgeführt werden.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Extraktionsschritte in einer Mischer-Absetzvorrichtung ausgeführt werden.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorhandenen Actinidenwerte eine Konzentration im Bereich von 0,1 bis 10 g/Liter aufweisen.

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verdünnte Salpetersäurelösung, die die dreiwertigen Actiniden enthält, durch eine unter Druck stehende Ionenaustauschsäule geleitet wird, um einen Am-Cm-Anteil wiederzugewinnen und diesen von dreiwertigen Lanthaniden zu reinigen.

12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verdünnte wässrige Lösung von Salpetersäure-Fluorwasserstoffsäure, welche die vierwertigen Actiniden enthält, durch eine Anionenaustauschsäule geleitet wird, um die Np(IV)-Pu(IV)-Fraktion wiederzugewinnen.

709810/0866

13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die saure wässrige Kernabfall-Lösung annähernd 2 M Salpetersäure aufweist, wobei die Actinidenwerte Am(III) und Pu(IV)In einer Konzentration von annähernd 0,005 bis 0,01 g/Liter aufweisen, daß das phosphororganische Bidentat-Extraktionsmittel eine 30 Volumenprozent-Lösung von Dihexyl-NiN-diäthylcarbamylmethylen-Tetrachlorkohlenstoff enthält, und daß die Extraktionsschritte dadurch durchgeführt werden, daß man als erstes Am(III)- und Pu(IV)-Werte in die erwähnte organische Phase extrahiert, wobei man die sich ergebende mit Am(III)-Pu(IV) beladene organische Phase mit ungefähr 0,1 M Salpetersäure kontaktiert, um annähernd 90% des Am(III) und 10% des Pu(IV) in die wässrige Phase herauszuziehen, und wobei dann die mit Pu(IV) beladene organische Phase mit ungefähr 0,1 M ΗΝΟ-,-HF-Lösung in Kontakt gebracht wird, um annähernd 90% des Pu(IV) in die wässrige Phase herauszuziehen, und wobei die organische Phase in den Extraktionsschritt wieder in den Kreislauf zurückgeführt wird.

709810/0866