bericht forschungs· und entwicklungsarbeiten im jahre ... - Bibliothek

Die Arbeiten zur Gewinnung von Americium und Curium
aus dem HAW von Wiederaufarbeitungsanlagen
(2467) werden besonders intensiv weitergeführt, da
im Rahmen des künftigen Actinidenprojektes Pläne
zur Errichtung einer entsprechenden Zusatzanlage an
der WAK (Isolierungsanlage für Americium und Curium,
ISAAC) bestehen. Das ursprüngliche Prinzip­
Fließschema mußte in entscheidenden Punkten geändert
werden. So bereitet die ursprünglich dem HAW
als Komplexbildner zugesetzte Citronensäure nach
Untersuchung der Abteilung Dekontaminationsbetriebe
(ADB) bei der Endbehandlung des HAW (Verglasung)
übermäßige Schwierigkeiten. Ein besser geeigneter
Komplexbildner wurde in einem Gemisch aus
1 M Milchsäure und 0,1 M Nitrilotriessigsäure gefunden
(4393). Nach weiteren Untersuchungen der ADB
kann die der Extraktion vorgeschaltete Denitrierung
des HAW mittels Ameisensäure so geführt werden,
daß die bei der Extraktion störenden Spalt- und Korrosionsprodukte
(insbes. Zr, Nb, Mo, Ru, Fe, Cr) großenteils
durch Ausfällung entfernt werden. Die Arbeiten
konzentrieren sich daher jetzt auf die Frage,
ob auf den Zusatz von Komplexbildnern bei der Extraktion
überhaupt verzichtet werden kann. Weiter
wurde die Trennung Actiniden/Lanthaniden durch
selektive Rückextraktion des Am/Cm mittels Milchsäure/Diäthylentriaminpentaacetat
und die Rückextraktion
der Lanthaniden mittels HN0 3 studiert. In
einer Grundlagenstudie wurde die Komplexbildung
von Americium und einigen Spaltprodukten mit
HDEHP sowie der Einfluß von TBP auf die Extraktion
untersucht (4393). Für die Abtrennung und Konzentrierung
des Am/Cm aus der Produktlösung des
Extraktionszyklus befindet sich ein Kationenaustausch-Verfahren
in der Entwicklung, das bisher zu
hoffnungsvollen Ergebnissen geführt hat.
Für die Targetierung und Bestrahlung von Actiniden
im Kilogramm-Maßstab wird eine Vorstudie durchgeführt.
Hierzu wurde ein Rechenprogramm zur Berechnung
der Ausbeuten an schweren Actiniden sowie der
Wärme- und Gaserzeugung bei der Bestrahlung verschiedener
Actiniden-Nuklidgemische ausgearbeitet.
Weiter wurde mit den Betreibern der Reaktoren
FR 2, BR 2, MZFR und HDR die spezielle Problematik
bei der Bestrahlung diskutiert. Der gegenwärtige
Stand der Vorstudie erlaubt -Anfang 1971 den Beginn
der Ingenieurs-Detailplanung; für Ende 1971 sind
erste Prototypbestrahlungen im BR 2 vorgesehen.
9/69/2 Grund lagenforschung
Grundlagenstudien zur Wiederaufarbeitung
von Kernbrennstoffen
Die Untersuchungen über die Kinetik der MetalIextraktion
mit TBP wurden mit dem Studium der Konstitution
der Komplexe in Lösung fortgesetzt. Als Methode
diente die rückstoßfreie Kernresonanzfluoreszenz
in schockgefrorenen Lösungen. Vorläufige Ergebnisse
zeigen (4395), daß bei der Extraktion von
FeCI 3 aus salzsauren Lösungen mit o-Phosphorsäuretri-estern
(S) anionische Komplexe der Form
[FeCI 4 S2] - vorl iegen. Die Bindung des organischen
Lösungsmittels an das FeCl 4 -Anion nimmt in der
Reihenfolge Tri-äthyl-phosphat, Tri-phenyl-phosphat,
Tri-butyl-phosphat ab. Der Triäthylphosphatkomplex
besitzt nach den Mößbauerdaten oktaedrische Koordination;
die Parameter der Tri-phenylphosphat- und
Tributylphosphat-Extrakte liegen zwischen tetraedrischer
und oktaedrischer Struktur. Ein Vergleich der
Extraktionsklasse der koordinativ solvatisierten Salze
der o-Phosphorsäure-Tri-ester mit der Extraktionsklasse
der komplexen Metallsäuren zeigt, daß die in
der organischen Phase vorl iegenden Komplexverbindungen
sehr ähnlich sind. Der Unterschied in der
Struktur der Extrakte besteht nur in der stärkeren
Bindung des Solvents zum Anionenkomplex des Metalls.
Der Austausch von Liganden zwischen der ungebundenen
und der komplex-gebundenen Form läßt sich
unter bestimmten Bedingungen im NMR-Spektrum
verfolgen. Auf diese Weise können auch die kinetischen
Parameter des Ligandenaustausches in den
Komplexen des Uranyl-Ions mit phosphororganischen
Verbindungen wie Tri-buthylphosphat (TBP), Trioctylphosphinoxid
(TOPO) und Di-(2-äthyl)-Hexylphosphorsäure
(DEHPA) mit Hilfe der 31 P-Resonanz bestimmt
werden. Erste Messungen an den drei genannten
Systemen wurden im Berichtsjahr begonnen.
Die Untersuchungen über die Konstitution der Ruthennitrosyl
(111 )-nitratokomplexe im Prozeßmedium
des Purex-Verfahrens wurde fortgesetzt. Die wesentlichen
neuen Ergebnisse sind die Unterscheidung von
Ru (IV)- und RuNo (111) unter den neun kation ischen
Fraktionen der Hochspannungselektrophorese. Weiterhin
wurden durch Gleichgewichtsmessungen die genetischen
Zusammenhänge zwischen einzelnen Fraktionen
festgestellt. Ein Teilerfolg bei der Bestimmung
der Bruttoformeln der elektrophoretischen Fraktionen
konnte dadurch erreicht werden, daß bei vier
Fraktionen eine eindeutige Nitrat-Bestimmung gelungen
ist.
Weiterhin konnten bei Extraktionsuntersuchungen an
den einzelnen elektrophoretischen Fraktionen im wesentlichen
zwei Fraktionen, nämlich die neutrale und
die einfach positiv geladene mit Verteilungskoeffi-
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