SVERIGE [B] (11)UTLÄGGNINGSSKRIFT 7403650-0 (19) sw 151) Internationell klass 2 G 21 F 9/06 // C 01 G 43/00 Vä (44) Ansökan utlagd och utlägg- 76-06-21 Publicerings- 3 8 5 3 4 1 ningsskriften publicerad nummer (411 Ansökan allmänt tillgänglig 75-09-20 (221 Patentansökan inkom 74 03 19 PATENT-OCH (30) Prioritetsuppgifter REGISTRERINGSVERKET (32) Datum (331 Land (31) Nr Siffrorna inom parentes anger intornalionpll idenufieringskod. INID-kod. Bokstav inom klämmer anger internationell dokumenlkod. (71)Sökande: AB ASEA-ATOM, VÄSTERSS (72)Uppfinnare: S Brandberg, Västerås (74)0mbud: 0 Mjörne (54)Benämni ng: Sätt att återvinna uran ur en avfa 11 s lösmng Vid tillverkning av bränsle för kärnreaktorer utgår man normalt från uranhexafluorid. Denna förening omvandlas därvid till urandioxid. Omvandlingen kan ske på olika sätt. Vid det vanligast använda sättet utföres omvandlingen genom att uranhexafluorid i gasform inledes i en vattenlösning ooh där 5 bringas att reagera med till-vattenlösningen tillförd ammoniak eller till- ' förd ammoniak och koldioxid. I båda fallen bildas svårlösliga uranföreningar, ammoniumdiuranat respektive ammoniumuranylkarbonat. Dessa föreningar filtreras av och bearbetas vidare till ttrandioxidpulver. Det därvid erhållna filtratet, i det följande kallad avfallslösningen,innehåller då i det först- 10 nämnda fallet ammoniumfluorid och åtminstone små mängder uransalter och i det sistnämnda fallet ammoniumfluorid, ammoniumkarbonat och/eller -bikarbonat samt icke oväsentliga mängder uransalter, som åtminstone delvis består av komplexa salter innehållande karbonat. Avfallslösningen måste bl a av miljövårdsskäl befrias från såväl ammoniak som fluor och uran innan den 15 kan avledab till ett avlopp. Vidare är det nödvändigt att återvinna uranet om det förekommer i större halter. Olika metoder har föreslagits för behandling av avfallslösningar av detta slag. En metod, som tillämpas på avfallslösningar, som är karbonathaltiga och därför innehåller icke oväsentliga halter uran innebär att lösningen
7403650-0 2 befrias från uranet genom utfällning, efter det att karbonatet dessförinnan avlägsnats genom ett dyrbart förfarande. Först därefter kan fluoriden avlägsnas genom utfällning med kalk och ammoniaken t ex genom avdrivning. Lösningen kan sedan släppas ut i avlopp. En stor nackdel med detta förfarande är att lösningen är fluoridhaltig och därmed har starkt korrosiva egenskaper under flera steg av processen. Ett vanligt sätt att avlägsna lösta fluorider är fällning med bränd eller släckt kalk. Därvid bildas finkorniga, tixotropa fällningar som är mycket svårfiltrerade och efter även avancerade filtreringsmetoder innehåller höga vätskehalter av storleksordningen mer än en del vätska per en del fastsubstans. Den utfällda kalciumfluoriden blir dessutom ofta förorenad av överskott på kalk och svår att utnyttja för andra ändamål på grund därav och på grund av höga torkningskostnader och fällningens finkornighet. Enligt den föreliggande uppfinningen har det visat sig möjligt att undvika svårigheterna med filtrerbarhet och hög vattenhalt hos utfällda fluorider samt att utvinna en fluorid av kalcium eller annan jordalkalimetall som är mera lämpad för ny användning. Fluoridema kan avlägsnas innan uransalterna återvinnes. Detta medför att uransalterna kan återvinnas från en icke korrosiv lösning. En särskild fördel hos uppfinningen vinnes vid dess tillämpning för rening av avfallslösningar från den tidigare nämnda processen för framställning av uranbränsle under användning av karbonathaltiga lösningar, därigenom att avsevärda mängder kolsyra därvid kan återvinnas och återföras till processen. Den föreligganco uppfinningen avser ett sätt att återvinna uran ur en avfallslösning från en anläggning för framställning av bränsle för kämreaktorer av uranhexafluorid i närvaro av ammoniak under avlägsnande av lösta fluorider ur avfallslösningen, kännetecki^t därav, att avfallslösningens fluorider utfälles ur lösningen med ett jordalkalikarbonat i pulverform samt att uranet återvinnes från den på så sätt från lösta fluorider befriade avfallslösningen. För att åstadkomma utfällningen av fluoridema och samtidigt hålla uransalterna i lösning tillföres företrädesvis kalciumkarbonat. På grund av att kalciumkarbonatet trots sin svårlöslighet är mera lösligt än kalciumfluorid omsättes det med lösningens fluoridjoner under bildning av kalciumfluorid och karbonatjoner. Frigörandet av karbonatjonerna säkerställer att det komplexa uransaltet hålles i lösning. I stället för kalciumkarbonat är det möjligt att använda andra jordalkalimetallkarbonater såsom magnesium-, barium- och strontiumkarbonat.
3 7403650-0 Uppfinningen skall förklaras närmare genom 'beskrivning av ett utföringsexempel under hänvisning till bifogade ritning som schematiskt visar en anläggning för behandling av en avfallslösning enligt den föreliggande uppfinningen. 5 I den visade anläggningen införes avfallslösningen via tilloppsledningen 1 i blandningskärlet 2, som också tillföres finpulveriserad kalciumkarbonat. Karbonatets tillförsel är schematiskt antydd med a. Avfallslösningen som innehåller ammoniumfluorider, ammoniumkarbonat och/eller ammoniumbikarbonat samt uransalter kan ha följande sammansättning: 128 g fluor (räknat 10 som F)/l, 137 g ammoniak (räknat som IIH^) /l, 38 g kolsyra (räknat som COj) /l och 170 mg uran (räknat som U) /l. Mängden tillförd kalciumkarbonat uppgår till 350 g/l. Vid behandlingen i kärlet 2 som kan ske vid rumstemperatur eller förhöjd temperatur under storleksordningen någon timma, fälles avfallslösningens fluorider ut. ISllningen separeras från lösningen 15 t ex i ett filter 3. Fällningens avlägsnande är schematiskt antytt med b. Efter torkning är fällningen användbar t ex som flussmedel. Kvarvarande komponenter i filtratet kan separeras på olika sätt. T ex kan karbonatet avlägsnas som kolsyra i en första avdrivningskolonn 4 och ammoniaken frigöras i form av KH^ i en andra avdrivningskolonn 5» Koldioxidens och 20 ammoniakens avlägsnande är schematiskt antytt med c respektive d. Lösningens uraninnehåll, som efter avdrivning av koldioxid och ammoniak föreligger som suspension, skiljes från vattnet i ett filter 6 innan restvattnet avledes via avloppsledningen 7«Avlägsnandet av uransalt är schematiskt antytt med e. Kolsyran och ammoniaken, som frigöres i anordning- 25 arna 4 och 5 användes lämpligen vid den inledningsvis beskrivna framställningen av urandioxid ur uranhexafluorid, varvid ledningar för koldioxid och ammoniak lämpligen är anordnade från kolonnerna 4 och 5 till anläggningen för uranbränsleframställningen. Även om den föreliggande uppfinningen beskrivits särskilt för det fall att 30 avfallslösningen redan från början innehåller karbonat är den tillämpbar i andra fall då utfällningen av den olösliga uranföreningen vid framställningen av uranbränslet blivit ofullständig, t ex i det fallet då den nämnda uranföreningen utfälles som ammoniumdiuranat med ammoniak. Även i detta fall säkerställes att uranföreningen hålles löst genom tillförseln av kar- 35 bonat eller annan komplexbildare för uranet.
7403650-0 4 PATENTKRAV 1. Sätt att återvinna uran ur en avfalls lösning från en anläggning för framställning av bränsle. för kärnreaktorer av uranhexafluorid i närvaro av ammoniak under avlägsnande av lösta fluorider ur avfalls lösningen, känne- tecknat därav, att avfallslösningens fluorider utfälles ur lösningen med ett jordalkalikarbonat i pulverform samt att uranet återvinnes från den på så sätt från lösta fluorider befriade avfallslösningen. 2. Sätt enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att avfallslösningen är en avfallslösning från en anläggning för framställning av bränsle för kärnreaktorer av uranhexafluorid, ammoniak och koldioxid. ANFÖRDA PUBLIKATIONER: Storbritannien 1 067 293 Tyskland 1 123 655, 1 159 921, 1 265 071, 2 029 056 US 2 847 277 (423-16)
7403650-0