CS238930B1

CS238930B1 - Způsob separace isotopů uranu metodou řízená distribuce

Info

Publication number: CS238930B1
Application number: CS8476A
Authority: CS
Inventors: Jiri Stamberg; Josef Cabicar; Karel Stamberg; Frantisek Svec
Original assignee: Jiri Stamberg; Josef Cabicar; Karel Stamberg; Frantisek Svec
Priority date: 1984-01-03
Filing date: 1984-01-03
Publication date: 1985-12-16
Also published as: CS7684A1

Abstract

Způsob separace isotopů uranu metodou řízené distribuce. Podstatou vynálezu je způsob separace isotopů uranu metodou řízené distribuce z z roztoku obsahujícího aniontové komplexy uranu za použití anexů na bázi makroretikulárního sférického zesítěného kopolymerů glycidylmethakrvlátu obsahujícího aminové skupiny. Významnou vlastností anexu podle vynálezu je jeho vysoká mechanická odolnost v podmínkách používání, při.velmi dobrém senaraěním efektu. Způsob separace lze využít v případech, kdy je uran obsažen ve vodných roztocích ve formě aniontových komplexů, jako je tomu při velkoprovozmm způsobu získávání uranu loužením rud kyselinou sírovou.

Description

Vynález se týká způsobu separace isotopů uranu metodu řízené distribuce. Separace isotopů uranu metodou řízené distribuce byla objasněna v přihlášce objevu /PO 27/81 K. Stamberg, J. Cabicar, Koncentrační isotopový jev při chemických a hmotnostně transportních dějích/.

Využívá kinetický a rovnovážný koncentrační efekt pri rozdělováni Isotopů ve dvoufázových, ternárníoh a vícesložkových systémech, například v systémech extrakčních a sorpčních.

Základním předpokladem úspěšné separace podle nového principu je rozdílná koncentrace isotopů ve směsi určené k dělení. Tato podmínka je splněna u sloučenin přírodního i ochu2 35 238 zeného uranu pro technicky zajímavý případ dělení isotopů U/uranu/ a °u/uranu/.

K vlastní separaci dochází vzhledem k nestejné rychlosti transportu isotopových složek při přechodu z jedné fáze do druhé - za podmínek, kdy je retardována isotopová výměna -as ohledem na nelinearitu rovnovážné sorpční isothermy.

Metoda řízené distribuce je podstatně účinnější, než dosud známé chemické metody pro separaci uranových isotopů. Je popsána především v čs. autorském osvědčení č. 214 904 a 214 905.

Při vývoji nového způsobu separace se ukázalo, že separační efekt je do značné míry závislý na struktuře sorbentu. Při vývoji optimálních,sorbentových typů se přihlíželo k mimořádné schopnosti uranu vytvářet velký počet druhů sloučenin odvozených od jeho různých stupňů mocenství, za uplatnění rozličných komplexních vazeb a sestávajících z kationtových, aniontových i neutrálních forem.

Zvláštní pozornost byla věnována sloučeninám šestimocného uranu ve slabě nebo silně kyselém prostředí. Podle složení roztoků může být za těchto podmínek uran přítomen ve formě uranylových kationtů nebo jeho aniontových komplexů a v souhlase s tím se použije k sorpci katexft nebo anexů.

Větší pozornost byla zatím věnována katexům /viz výše zmíněné čs. autorské osvědčení^ čs. autorské osvědčení č. 225 464 a čs. autorské osvědčení č. 235 645. O použití anexů zatím pojednává jen čs. autorské osvědčení č. 224 844.

*

Způsob separace isotopů uranu ve formě aniontových komplexů je zvláště výhodný především tím, že aniontové komplexy uranu vznikají velmi snadno a ve vysoké koncentraci vzhledem k ostatním komplexním formám a jsou pro separační proces lehce dostupné.

Je známo například, že uran se provozně získává z přírodních surovin loužením kyselinou sírovou, tj. ve formě aniontových komplexů a izoluje se na měničích aniontů. Tím se nabízí možnost určité kombinace obohacovacího procesu se získáním uranu z přírodních surovin. '

Byla věnována pozornost vyhledání optimální struktury anexu pro separaci isotopů uranu metodou řízené distribuce. Situace je velmi obtížná pro racionální výběr nejlepší struktury, nebot teorie separačního procesu podle metody řízené distribuce se teprve rozpracovává a nebyly dosud poznány všechny základní vztahy mezi strukturou sorbentu a dosažitelným separačním efektem.

Čs. autorské osvědčení !ť. 224 844 se týká anexů na bázi sférické celulózy a anexů na bázi syntetických polymerů s gelovou strukturou, u nichž byly nalezeny dobré separační efekty.

Nedokonalost zmíněných anexů spočívá v jejich mechanických vlastnostech, zvláště v měkkosti jednotlivých zrn.

V provozních podmínkách, t j. při používání velkých kolon s vysokými vrstvami sorbentů nabývají takové vlastnosti rozhodujícího významu. Úkolem bylo nalézt vhodný typ anexu s vynikající mechanickou odolností a velmi dobrým separačním efektem.

Nyní bylo zjištěno, že obou vlastností je možno současně dosáhnout podle vynálezu. Způsob separace isotopů uranu metodou řízené distribuce s využitím zejména koncentračního isotopového jevu ve dvoufázových systémech, přičemž jedna z fází je vodným nebo nevodným roztokem isotopů uranu obsahujícím aniontové komplexy uranu a druhá fáze měničem aniontů podle vynálezu je vyznačený tím, že jako měnič aniontů se použije makroretikulární sférický zesítěný kopolymer glycidylmetakrylátu obsahující aminové skupiny.

Dobré mechanické vlastnosti anexu podle vynálezu se odvozují z jeho rigidní makroretikulární struktury a pravidelného sférického tvaru. Je možno ho snadno plnit do kolon a pravidelně uložená vrstva nemění své uspořádání a zvláště svůj objem při změnách v pracovním režimu a v průběhu dlouhé doby používání. Za podmínek separačního procesu prakticky nedochází k porušování zrn otěrem.

Anexy podle vynálezu se vyrábějí známým způsobem. V prvém stupni se připraví podle čs. autorského osvědčení č. 175 112 základní kopolymer a ve druhém stupni se do něho podle čs. autorského osvědčení č. 162 535 uvedou polymeranalogickou přeměnou aminové skupiny.

Prvý stupeň přípravy je suspensní kopolymerací glycidylmetakrylátu a síťujícího monomeru, například ethylendimetakrylátu za přídavku inertní složky vytvářejíc! makroretikulární strukturuj dispergace se provádí ve vodném prostředí obsahujícím stabilizátor suspense.

Ve druhém stupni reaguje připravený kopolymer s amoniakem nebo s ethylenpolyaminy. Jde o alkylaci za uplatnění oxiranových skupin v kopolymerů.

S anexy podle vynálezu byly dosaženy velmi dobré separační efekty při aplikaci metody řízené distribuce, jak se ukazuje v příkladech provedení.

Příklad 1 g nabotnalého, odstředěného vzorku měniče aniontů, ve formě báze, připraveného reakcí kopolymerů glycidylmetakrylátu a ethylendimethakrylátu s ethylendiaminem /tj. s funkční skupinou: § - COO.CHj.CH/OH/.CHj.NH.CHj.CH^.NHj/, bylo kontaktováno za míchání při teplotě 298 K s 30 ml roztoku o složení 0,01 M síranu uranylu /UO₂SO₄/.

Po dané době bylo míchání přerušeno, kapalná a ionexová fáze byly od sebe odděleny a v kapalné fázi byla stanovena celková koncentrace uranu /fotometrickou metodou pomocí

O □ C J Q činidla AZO 1/ a atomární poměr izotopů uranu/U/ : uranu/U/ /na hmotovém spektrometru zn. MICROMASS 30B/.

235

Izotopové složení výchozího roztoku odpovídalo složení přírodního uranu, tj♦ uranu/U/ : ²³⁸uranu/u/ = 0,725.10^-2.

Z výsledků byla počítána hodnota separačního faktoru /separační faktor je definován 2 35 2 38 jako poměr izotopiokýoh poměrů uranu/U/ : uranu/U/ ve fázi ionexu k témuž izotopickému poměru ve fázi roztoku/.

Výsledky, tj. hodnoty celkové koncentrace uranu a separačníoh faktorů jako funkce času jsou shrnuty v následující tabulce:

238930	4
Sas, min	0	2	5	10
Celková koncentrace uranu, M	0,01	0,0066	0,0055	0,0038
Separační faktor	1,000	0,986	1,001	1,004

0,0017

1,002

Příklad 2 g nabotnalého, odstředěného vzorku měniče aniontů, ve formě báze, připraveného reakcí kopolymeru glycidylmethakrylátu a ethylenďimethakrylátu s amoniakem /tj. s funkční skulinou: § - COO.CHj.CH/OH/.CHj.NHj/ bylo kontaktováno za míchání při teplotě 298 K s 30 ml roztoku o složení 0,01 M síranu uranylu /UO^SO^/.

Po dané době bylo míchání přerušeno, kapalná a ionexová fáze byly od sebe odděleny ? 75 a v kapalné fázi byla stanovena celková koncentrace uranu a izotopový poměr uranu/U/ : : ²³⁸uranu/U/.

Další postup, tj. způsob vyhodnocení výsledků, je popsán v příkladu 1. Výsledky, tj. hodnoty celkové koncentrace uranu a separačních faktorů jako funkce času, jsou shrnuty v následující tabulce:

Sas, min

Celková koncentrace uranu, M Separační faktor

0,01

1,000

0,0060

0,994

0,0061

0,983

0,0050

0,996

0,0041

0,998

Claims

PŘEDMĚT VYNÁLEZU

Způsob separace isotopů uranu metodou řízené distribuce s využitím zejména koncentračního isotopového jevu ve dvoufázových systémech, přičemž jedna z fází je vodným nebo nevodným roztokem isotopů uranu obsahujícím aniontové komplexy uranu a druhá fáze je měničem aniontů, vyznačený, tím, že jako měnič aniontů se použije makroretikulární sférický zesítěný kopolymer glycidylmethakrylátu obsahující aminové skupiny.