СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ ЦЕРИЯ ИЛИ БЕРКЛИЯ ИЗ ОБЛУЧЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 2002 года по МПК C01F17/00 C01G56/00 G21C19/46 

Изобретение относится к области технологии переработки облученных материалов и может быть использовано для выделения и очистки церия или берклия, т. к. эти элементы (в отличие от большинства сопутствующих им лантаноидов и актинидов) могут находиться в растворах не только в трех-, но и четырехвалентном состоянии.

На практике широко применяются способы экстракционного извлечения церия (IV) и берклия (IV) растворами ди-2-этилгексилфосфорной кислоты (Д2ЭГФК) с последующей восстановительной реэкстракцией их азотнокислыми растворами, содержащими перекись водорода. Известен способ реэкстракции церия из Д2ЭГФК в виде церия (III) в водную фазу, содержащую 10 моль/л HNO₃ и 3% Н₂О₂ (Рерраrd D. F., Masоn G.W., Моline S.W. // J. Inorg. Nud. Сhem., 1957, 5, р. 141).

Известен способ экстракционного выделения берклия (IV) Д2ЭГФК с последующей восстановительной реэкстракцией его раствором 8 моль/л HNO₃, содержащим 1,5 моль/л Н₂О₂, (Косяков В.Н., Чудинов Э.Г., Швецов И.К. // Радиохимия, 1974, т.16, 5, с.734. Ерин Е.А., Копытов В.В., Витютнев В.М. // Радиохимия, 1976, т.18, 4, с.514).

Однако использование Н₂О₂ в технологической аппаратуре, изготовленной из нержавеющей стали, приводит к сильному загрязнению концентратов продуктами коррозии, в то время как применяемые способы изготовления источников ионизирующего излучения различного назначения требуют использования препаратов высокой радиохимической чистоты.

Наиболее близким по технологической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ выделения берклия с использованием в качестве восстановителя берклия (IV) гидразин-нитрат (Hulet Е. К. // Патент США 2909405 от 20.10.1959).

Хотя этот способ и позволяет снизить концентрацию продуктов коррозии, но этого снижения недостаточно для требований, предъявляемых к препаратам по техническим условиям. Кроме того, применение гидразин-нитрата требует введения в технологическую схему дополнительных операций по освобождению реэкстрактов Се (Вk) от восстановителя.

Вышеуказанные недостатки устранены тем, что в способе выделения церия или берклия из растворов облученных материалов, включающем экстракцию церия (IV) или берклия (IV) растворами Д2ЭГФК и реэкстракцию их азотнокислыми растворами, содержащими гидразин-нитрат, перед реэкстракцией церия или берклия в раствор Д2ЭГФК вводят простые насыщенные спирты, например первичный октиловый спирт (ПОС) до концентрации, обеспечивающей полноту восстановления церия или берклия, и реэкстрагируют радионуклиды раствором азотной кислоты (~2 моль/л), не содержащей восстановителя.

При использовании спиртов в качестве восстановителя восстановление церия или берклия протекает в органической фазе и реэкстракт не содержит продуктов разложения восстановителя и самого восстановителя, т.е. получаем бессолевой концентрат.

Проверку эффективности предлагаемого способа проводили в пробирках из нержавеющей стали X18Н10Т с применением радиохимически чистых церия-144 в равновесии с празеодимом-144 и берклия-249.

Пример 1
Церий-144 с объемной активностью 4•10¹² Бк/л окисляли при комнатной температуре до 4-валентного состояния броматом калия (0,3 моль/л) в 6 моль/л азотной кислоте и экстрагировали 0,5 моль/л Д2ЭГФК в н-декане. После тщательного отделения водной фазы в экстрагент, содержащий Се (IV) вводили первичный октиловый спирт (0,15% по объему) и органическую фазу приводили в контакт с равным объемом азотной кислоты (2 моль/л) встряхивая в течение 3 минут, затем разделяли фазы и анализировали их на содержание церия гамма-спектрометрическим методом.

В растворе азотной кислоты объемная активность церия-144 составила ~ 3,9•10¹² Бк/л, что соответствует технологическому выходу 97%.

Пример 2
Берклий с объемной активностью 3•10¹⁰ Бк/л окисляли и выделяли по той же методике, что и церий. В растворе азотной кислоты (реэкстракте) объемная активность берклия-249 составила 2,9•10¹⁰ Бк/л, что соответствует технологическому выходу ~97%.

Результаты по содержанию катионных примесей в реэкстрактах церия и берклия, полученных по прототипу и заявляемому способу, приведены в таблице.

Применение ПОС в качестве восстановителя привело к снижению концентрации катионных примесей в реэкстрактах Се (Вk) в 2-10 раз по сравнению с известным способом восстановительной реэкстракции Се (Вk) с гидразин-нитратом. Введение ПОС в органическую фазу позволяет получать растворы Се (Вk), не содержащие восстановителей.

Изобретение относится к технологии переработки облученных материалов. Церий или берклий экстрагируют Д2ЭГФК. Затем в раствор вводят простой насыщенный спирт до концентрации, обеспечивающей полноту восстановления церия или берклия. Преимущественно в качестве спирта используют октиловый спирт. Реэкстракцию проводят раствором азотной кислоты с концентрацией 2 моль/л. Результат способа - повышение степени очистки получаемых растворов от катионных примесей, исключение восстановителя из растворов. 1 з.п.ф-лы, 1 табл.

1. Способ выделения церия или берклия из растворов облученных материалов, включающий экстракцию церия (IV) или берклия (IV) раствором Д2ЭГФК и реэкстракцию их азотнокислыми растворами, отличающийся тем, что перед реэкстракцией церия или берклия в органическую фазу вводят простые насыщенные спирты до концентрации, обеспечивающей полноту восстановления церия или берклия, и реэкстрагируют их раствором азотной кислоты ~2 моль/л, не содержащей восстановителя. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют первичный октиловый спирт.