Способ очистки плутония от высокорадиоактивных изотопов урана,тория и продуктов их распада Советский патент 1982 года по МПК B01D15/08 

и элюируют плутоний с колонки раствором оксалата аммония. Для достижения полной очистки плутония от примесей, в особенности от урана, рекомендуется проводить однократную доочистку препарата плутония на колон- е це с триоктиламином нз носителе после разрушения оксалат-ионов.

Однако проведенные нами эксперименты показывают, что в тех случаях, когда исходный урановый раствор наря- Q ду с плутонием содержит высокорадиоагк- тивные изотопы урана и тория( U,. 2Эгу , и др,, выделяемые по способу-прототипу препараты плутония оказываются загрязнены этими а льфаизлучающими изотопами и продуктами их распада. Это обстоятельство затрудняет последующее проведение радиометрических измерений. Степень очистки плутония от высокоактивных альфаизлучателей удается несколько повы- 20 сить посредством увеличения объема промывного раствора, однако достигаемый эффект незначителен, поскольку изотопы урана и некоторые продукты их распада имеют достаточно высокие 25 коэффициенты распределения в системе нитрат мeтиJ тpиbктилaммoния-HNOз . Кроме того, с увеличением объема промывного раствора возрастают потери плутония и время -очистки. Также 30 не может быть рекомендовано многократное проведение доочистки плутония, поскольку это резко увеличило бы длительность процесса очистки.

Цель предлагаемого изобретения зак-35 лючается в повышении степени очистки плутония от примесей - высокорадиоактивных изотопов урана, тория и про- дуктов их распада и в ускорении процесса .. дд

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе очистки плу- : Тония от высокорадиоактивных изоTonctB урана, тория и продуктов их рас- пада, включающем хроматографическое извлечение плутония из азотнокислого урансодержащего раствора с помощью нитрата метилтриоктиламмония на носителе , отмывку сорбента от йримесей . и элюирование плутония раствором комг плексообразователя с последующей однократной доочисткой плутония на колонке с триоктиламином в исхрдный раствор дополнительно вводят природный уран, последовательно отмывают сор- 55 бент сначала от урана, а затем смесью соляной и азотной кислот от тоия, элюируют плутоний раствором лионной кислоты и проводят дорчистку плутония- непосредственно из лимон- 60 окислого элюата с первой хроматограической колонки, содержащего 1,52ОМ азотной кислоты, а также тем, то извлечение плутония проводят из аствора с концентрацией урана 50140 г/л и что сорбент отмывают от тория 7М растворрм НС1, 0,5М HlfOj.

Поставленная цель достигается тем, что в исходный азотнокислый раствор дополнительно вводят природный : уран. Авторами экспериментально показано, что в результате такой операции уменьшается сорбция высокорадиоактивных изотопов урана, тория и продуктов их распада на колонке с нитратом метилтриоктиламмония. в отношении тория и продуктов его распада указанный эффект особенно сильно nptxявляется при высоких концентрахщях урана в.растворах, превышающих 50.г/л однако крличественная сорбция плутония имеет место лишь при концентрациях урана ниже 140 г/л.

На фиг.1 приведены альфа-спектры, характеризующие относительную альфаактивнойть изотопов, содержащихся в пленке ..нитрата метилтриоктиламмония, после проведения сорбции плутония непосредственно из раствора состава: 30 г/л ,Ш% масс-, 232-и,, 2.2В «ji}, и продукты-их распада (fa и после добавления к этому раствору природного урана до общей кондент-. рации урана. 50 г/л (б), 140 г/л (в и 16О г/л (г). Видно, что при введении в раствор природного урана, доля .альфа-активности примесей в пленке экстрагента существенно уменьшается.

Для более полной очистки плутония от примесей сорбент отмывают сначала от урана, а затем от тория. Авторами впервые экспериментально показано, что скорость десорбции тория из пленки нитрата метилтриоктиламмония существенно зависит от содержания ДРУГИХ примесей в экстрагенте. В присутствии урана десорбция тория замедляется. Кроме того, если сорбе:н отмывать сначала от тория, то замедляется последующая десорбция урана.

на фиг.2 приведены альфа-спектры двух препаратов плутония, выделенных с помощью нитрата метилтриоктиЛ аммония на носителе в идентичных условиях из уранового раствора одного и того же состава, содержащего примесь высокоактивных изотопов урана и тория, с той лишь разницей, что в одном случае (aj сорбент отмывали сначала от О г а затем от Tli, а в другом (.6) сначала от Т, а затем от и .В первом случае степень очистки плутония от примесей оказывается выше. Солянокислые растворы, содержащие менее 6,5 М НМС , заметно вымывают экстрагент из колонки-. Аналогичным образом действуют ра-створы с более высокой, чем 7М, концентрацией НС1. Использование промывных растворов с повышенным содержанием HNOj привЬдит к снижению скорости оеэкстракции тория. Таким образом. найденный состав элюента тория 7м по НС1 и 0,5М по HHQ, - является единственно приемлемым. Плутоний элюируют с колонки раствором лимонной кислоты и проводят . доочистку плутония на колонке с триоктйламином непосредственно из лимон нокислого элюата с первой колонки, содержащего 1,5-2,ОМ HNOs. Во всех рпубликованных работах по применению аминов и солей четвертичных аммониевых оснований для хроматографически разделений в качестве элюентов плуто ния используются различные восстанов тели, серная, фосфорная и плавиковая кислоты, оксалат аммония, другие сильные комплексообразователи. При.менение для этих целей растворов лимонной кислоты в литературе не опи сано. Авторы впервые показали, .что лимонная кислота является эффектив ным элюентом плутония (ivj и ее приме .нение имеет ряд .преимуществ. При ис.пользовании всех других элюентов процесс доочистки плутония на колонке с триоктиламином можно проводить только после удаления(разрушения7 восстановителей и комплексообразователей. Серную, фосфорную и плавиковую кислоты удаляют термообработкой, оксапат-ионы разрушают совокупным действием окислителей и повышенной температуры, восстановители типа жел за (It - окисляют. Все эти операции требуют затраты большого количества времени. Кроме того, после освобождения элюата от восстановителей и комплексообразователей требуется стабилизация плутония в четырехвален ном состоянии. При использовании в качестве, алюента плут;ония раствора лимонной кислоты операцию доочистки на коло ке с триоктиламином можно проводить непосредственйо из лимоннокислого элюата с первой колонки после прибавления к нему азотной кислоты до концентрации 1,5-2,ОМ. Пример. Проводилось выделени ч очистка плутония из уранового раст - эора, 2 М по ННОз/ содержащего в каж дом миллилитре 100 , 1 мг U 0,1 мг 2.iiy , 0,4 (в равновесии с продуктами .распада) и 0,4 мг (239 -23в) ру. Для анализа отбирали по 5 мл раст вора. Выделение и очистку плутония проводили с помощью хроматографической колонки с .-внутренним диаметром -5 мм содержащей 1 г тефлона (0,2-0,4 мм; на который равномерно нанесено 12 мг нитрата метилтриоктиламмония. а Очистка плутония по методупрототипу: 5 мл пробы профильтровывали через слой сорбента со скоростью 0,8 мл/мин, промывали сорбент от урана и тория 15 мл 2 М HNOj элк)ировали плутоний с колонки 5 мл 0,3%-ного раствора (Nlij.) в 0,5 М ННОз ипррводили доочистку плутония на колонке с триоктиламином на тефлоне. Для этого к люату прибавляли концентрированную азотную кислоту и. перманганат калия до устойчивой розовой (или .красно-бурой) окраски, зйтем с пгомощью железа (1Г) и бромата калия стабилизировали плутоний .й степени окисления +4 и выделяли его из раствора на колонке с ТОА аналогично тому, как это делалось на колонке с нитратом метилтриоктиламмония. Из полученного элюата плутоний и примеси электролитическим способом осаждали на металлической пйдложке и проверяли чистоту полученного препарата альфа-спектрометрическим методом. б Очистка, плутония- по заявляемому методу: к 5 мл пробы прибавляли природный уран до общей концентрации урана 140 г/л, профильтровывали полученный раствор через слой сорбента со скоростью 0,8 мл/мин, отмывали сорбент от, урана б мп 2 М HNQ, затем оттория - 9 мл 7 М НС1, 0,5И по HWOj, элюировали плутоний 5 мл 0,1м раствора лимонной кислоты, 0,2 М по НМОз, приливали к элюату 1 мл концентрированной HNOj и выделяли плутоний из полученного раствора на колонке с ТОА. Из элюата со .второй колонки плутоний и примеси электролитическим способом осаждали на- металлической подложке и проверяли чистоту препарата альфа-спектрометрическим методом. Время очистки плутония по методупрототипу - 90 мин., по заявляемому методу - 60 мин. Содержание примесей в полученных препаратах приведено в таблице. Таким образом, использование предлагаемого изобретения позволит повысить очистку плутония от высокоактивных изотопов урана в 10 раз; от высокоактивных изотопов тория и продуктов их распада - в За счет этого значительно возраста- ет точность и воспроизводимость методов определения плутония в урановых растворах. Время очистки плутония сокращается в 1,5 раза.

Формула изобретения

1. Способ очистки плутония от ВЫ

сокорадиоактивных изотопов урана, тория и продуктов их распада, включающий хроматографическое извлечение плутония из азотнокислого урансодержащего раствора с помощью нит- рата метилтриоктиламмония на носителе, отмывку сорбента от примесей и элюирование плутония растаором комплексообразователя с последующей, однократной доочисткой плутония на колонке с триоктиламином . отличающийся тем, что, с целью повышения степени очистки Щ1УТОНИЯ от примесей и ускорения процесса, в исходный раствор дополнительно вводят природный уран, последовательно отмывают сорбент сначала от урана, а затем смесью соляной и азотной кислот от тория, элюируют плутоний раствором лимонной и проводят доочистку плутония непосредственно из лимоннокислого злюата: с первой хроматографической колонки, содержащего 1,5-2,ОМ азотной кислрты.

2.Способ по П.1, о т л. и ч а ющ и и с я тем, что, извлечение .плутония проводят из раствора с концент рацией урана 50-140 г/л.

3.Способ по П.1, о т л и ч а ющ и йен тем, что сорбент отмывают от тория 7м раствором НС1, 0,5 НМО-.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1ч Плутодий под ред. О.Вина, T.I, М., Атоиздат, 1971, с.З.

2.Авторское свидетельство .СССР № 458603, кл. С 22 В 60/04, 1973.

3.В.М.Марков, доклад на 1Г Всесоюзной конференции по химии урана. М., 1978 (прототип).

«ц

ft

R

5

иГ

ав Z2t rtr ГА

23в 228 Ptf+ Th.

Ш

Bi

Фиг.

.мзв