ISSN 0101 3084 CNENISP ipen RECUPERAÇÃO DE TRAÇOS DE DE Instituto de Energéticas e ELEMENTOS REJEITOS TRANSURANICOS Pesquisas Nucleares AO NIVEL SÓLIDOS Etsuko Ikeda de Carvalho Mitiko Yamaura Harko Tamura Matsuda José Adroatdo de Araujo Bertha Floh de Araujo PUBLICAÇÃO IPEN 1 6 6 JULHO/1988 SÃO PAULO PUBLICAÇÃO IPEN 166 RECUPERAÇÃO JULHO/1988 DE ELEMENTOS TRAÇOS DE TRANSURANICOS REJEITOS AO NIVEL DE SOLIDOS Etsuko Ikeda de Carvalho Mitiko Yamaura Harko Tamura Matsuda Josá Adroaldo de Araujo Berta Floh de Araujo DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUIlMICA CNEN/SP I N S T I T U T O DE PESQUISAS ENERGÉTICAS E NUCLEARES SAo PAULO - BRASIL Série PUBLICAÇÃO IPEN IN IS Categories and Descriptors E51 00 PLUTONIUM TRANSURANIUM ELEMENTS LEACHING SOLID WASTES IPEN Ooc 3031 Aprovado para publicaçdb am 18/03/88 Nota A redaçãb ortografia conceitos e revisáio final sSo de responsabilidade dois) autor(es) R E C U P E R A Ç Ã O DE E L E M E N T O S TRANSURANICOS TRAÇOS DE R E J E I T O S AO N Í V E L DE SÓLIDOS* Etsuko Ikeda de Carvalho, Mitiko Yamaura, Harko Tamura Matsuda, José Adroaldo de Araujo, Bertha Floh de Araujo RESUMO Apresenta-se um p r o c e d i m e n t o tração de e l e m e n t o s xa a t i v i d a d e O método da de filtração rior transurãnicos consiste para a r e c u p e r a ç ã o de rejeitos de uma e conceja sólidos lixiviação de ácida segui_ e ajuste do estado de o x i d a ç ã o , para poste- fixação em c o l u n a de a l u m i n a , em m e i o H N O ^ - HF Os r e s u l t a d o s m o s t r a r a m do p r o c e s s o , cando-se ao controle a viabilidade ambiental e a minimização TRACE L E V E L T R A N S U R A N I U M SOLID de ELEMENTS RECOVERY bai- mdi- rejeitos FROM WASTE ABSTRACT A procedure scale solid w a s t e IS used For 18 required for r e c o v e r y is p r e s e n t e d the c o n c e n t r a t i o n in order to get tion on c h r o m a t o g r a p h i c The process tal and w a s t e (*) Trabalho transuranium As a first column is s a f e , reliable treatment apresentado from acid state condition lab leaching adjustment for the sorp - in H N O ^ - HF m e d i u m and useful for environmen- applications no II C o n g r e s s o c l e a r , r e a l i z a d o no Rio de J a n e i r o 1 988 step step, valence the best AZ^O^ elements Geral de E n e r g i a de 24 a 27 de abril Nude 02 INTRODUÇÃO O controle laboratórios de e m i s s o r e s alfa em rejeitos que m a n u s e i a m m a t e r i a i s provenientes irradiados é de i m p o r t â n c i a , e s p e c i a l m e n t e , do ponto de v i s t a de destes n u c l í d e o s nos p r o c e s s o s nal dos rejeitos de t r a t a m e n t o contaminação a m b i e n t a l e a recuperação reutilização em novos constituem-se dos fi- riscos de e m i s s o r e s sólidos p r o v e n i e n t e s de pequenas peças, materiais no e materiais absorventes za Há diversas t é c n i c a s , descritas lidade é a r e c u p e r a ç ã o mais minimização alfa de para experimentos N o r m a l m e n t e , os rejeitos tórios grande e disposição Esta t e n d ê n c i a v i s a a redução de utilizados de traços a p l i c a d a s , a lixiviação lização dos n u c l í d e o s na labora- de laborató na m a n u t e n ç ã o e limpe- l i t e r a t u r a , cuja e o seu controle ácida é a mais Para a c o n c e n t r a ç ã o dos por troca l õ n i c a ^ ^ ^ , extração de fina- Dentre as i n d i c a d a â solubi_ dispóe-se com s o l v e n t e s de m é t o - orgânicos^^^ e adsorção em sólidos^''** ^ Neste trabalho apresenta-se peração e c o n c e n t r a ç ã o tros ou outros na em m e i o PARTE de p l u t o n i o , p r e s e n t e tipos de papéis se na lixiviação um p r o c e d i m e n t o absorventes para a r e c u - em papéis de O método fi^ baseia - á c i d a , seguida de sorpção em coluna de alumi_ H N O ^ - HF EXPERIMENTAL 1 - Reagentes e Materiais - óxido de alumínio - solução cromatografico, Merck padrão de n i t r a t o de p l u t ô n i o - 2 3 9 , SOyg P u / m L ampola de 5mL Âmersham, - solução de sulfamato Inglaterra ferroso 1M 0,547g de Fe° e 2,8A4g de acido tilada Dissolver sulfamico (isento de O 2 ) e completar - nitrato de sódio p A - hidrato de h i d r a z i n a - tenoiItrifluoracetona , o volume a quente com água a des- lOmL Merck p A Merck (TTA) 0,5M/xileno Dissolver 03 5,558g de T T A em 5 0 m L de - coluna c r o m a t o g r a f 1 ca de v i d r o de 22cm de por 0,6cm de d i â m e t r o 2 - xileno interno, provida comprimento de alimentador Procedimento 2 1 Solubilizacão do plutónio Reali z a r a m - s e estudos de solubi li zacão , impregnando-se em materiais absorventes (papel de filtro, papel yes, algodão), quantidade nal foi de cerca de Ayg de p l u t ó n i o colocado lixiviação quantidade em b e q u e r Em todos H N O ^ entre 0,2 e Em s e g u i d a , esse mate^ e recoberto com 4mL de solução os e x p e r i m e n t o s m a n t e v e - s e de h i d r a z i n a 1M uma ( 0 , 2 N ) , variando-se de constante a a concentração V e r i f i c o u - s e , t a m b é m , o tempo de de lixívia cão 2 2 Sorpcão 2 2 1 seletiva preparação A alumina eliminando-se os 0,8mL de a l u m i n a 2 2 2 da coluna de foi finos da solução ção do Pu o procedimento coluna 3 - Controle Fez-se da lixiviação de r e t e n ç ã o por ARAUJO^**^ de s u l f a m a t o a Pu-IV O Pu é c o m p l e x a d o retido na com água e H N O ^ , a coluna ferroso com n i t r i t o pela com uma v a z ã o com 0,8M adição foi e elui- filtrada,e, de P u , Este do Pu a P u - I V , m e d i a n t e s e g u i d a de r e o x i d a ç ã o alumina de a l i m e n t a ç ã o , r e t e n ç ã o às c o n d i ç õ e s com solução lou-se e s t a solução em H N O ^ resultante desenvolvido ajuste de v a l ê n c i a lavada Em s e g u i d a , p r e p a r o u - s e ajuste em s e g u i d a , a j u s t a d a em c o l u n a de alumina previamente condicionada A solução a Pu-III de p l u t ó n i o segundo baseia-se redução no de todo Pu (0 ,005M em Fe'*"'') de sódio de HF de 0,6mL m m (0,05M) (0,09M) ^ , Perc£ O plutónio foieluido com solução de TOO^ 3M-(NF^SO^)^Fe 0,005M analítico do p l u t ó n i o uma s e p a r a ç ã o espectrometria p r é v i a do p l u t ó n i o alfa por e x t r a ç ã o com 04 T T A 0,5M/xileno radas Apôs a sua reversão fontes p a r a m e d i ç ã o técnica consiste com H N O ^ 8 M , foram pela técnica de e v a p o r a ç ã o te com uma l a m p a c e a de i n f r a v e r m e l h o 500 - 600°C e d e t e r m m a - s e até a s e c u r a , o plutónio jeitos ao t r a t a m e n t o sólidos por e s p e c t r o m e t r i a 4mL de alumina Incorporated por de constituído sentou a seguinte de re - interno 233g de rejeito lixiviação cromatografica sólido contendo ( papel (HNO^ O j S M - N ^ H ^ 0,2M) 1 dia A solução resultante resíduo ( -1200mL) apre- composição [ H •*• ] = U [Pu 0,4M ] - 9,6g/L ] - 0,27yg/mL Fez-se o ajuste da solução em [ H* ] = O,SM e do com HF resultante com uma v a z ã o de 0,6mL m i n na coluna de alumina a lavagem da c o l u n a , o p l u t ó n i o como e l u e n t e RESULTADOS Percolou-se plutónio a P u - I V , seguida de c o m p l e x a ç ã o Após , Após este pe^ a solução e , em s e g u i d a , lavou-se o com 2 0 0 m L de H N O ^ 0,5M [ modelo de p l u t ó n i o uma coluna a m i s t u r a em r e p o u s o , durante ríodo, filtrou-se alfa C o m p a n y , USA 1 cm de d i â m e t r o Trataram-se 1L da solução a atividade utilizou-se de 30cm de c o m p r i m e n t o deixando-se alfa e recuperação de b a i x a Neste e x p e r i m e n t o y e s ) com lentamen- de s u p e r f í c i e , a n a l i s a d o r m u l t i c a n a l (1024 c a n a i s ) , da Ortec 4 - Aplicação sobre Em s e g u i d a , c a l c i n a - s e U t i l i z o u - s e , nas m e d i d a s , um e s p e c t r ó m e t r o 6240 Esta em se colocar uma a l í q u o t a da solução um disco de aço i n o x i d á v e l e evaporar de um detector prep£ foi recuperado a solução ^ usando-se a m i s t u r a constituída por HNO^ 3M-(NH2SO^)2Fe 0,005M E DISCUSSAO 1 - Solubilização Os r e s u l t a d o s (0,2M, 0,5M, de p l u t ó n i o de rejeito obtidos, variando-se sólido a concentração 1,0M) para uma c o n c e n t r a ç ã o fixa de de HNO^ hidrazina 05 ( 0 , 2 M ) , e tempos de lixiviação c o n t r a m - s e na T a b e l a lização partir I 1 hora de do quanto no m a i s fim de se evitar I (1M) da q u a n t i d a d e o HNO^ lixiviado, Como m e d i d a lixiviação na s o l u b i l i z a ç ã o [N2H^] - 0,2M, do ( yg HNO^ 0,2M ) 0,5M HNO^ 1,0M 4,26 2 4,06 4,02 4,43 3 4,21 4,35 4 ,36 5 4,21 4,74 4,34 7 3,81 4,09 3,84 24 3,74 3,91 4,09 c r o m a t o g r a f 1 ca de 353yg de p l u t o n i o que retenção saturação uma Nas superior que da c o l u n a , pois Na fase posterior ções de c o m p o s i ç õ e s de alumina experimentais, verifio ponto de break Não se p r o s s e g u i u a finalidade Os dados ate de a proposta lavagem, estudaram-se diferentes capacida r e p r e s e n t a uma c a p a c i d a d e 353yg foge da com 0,8mL de se atinge a coluna à m a s s a de coluna condições com esta m a s s a não through, indicando alumina r e a l i z a d o s , para d e t e r m i n a ç ã o que de ) 4,24 de da c o l u n a , m o s t r a r a m segu- plutónio 3,99 Os e x p e r i m e n t o s se a de H N O ^ e o tempo Pu o 3,98Mg Pu em coluna di luí^ concentração 1 2 - Sorpção a 0,5M Tempo de lixiviação ( h ) cou-se da de Pu a ser da c o n c e n t r a ç ã o HNO3 H N O ^ mais A escolha de h i d r ó l i s e 8olubji_ que há absorvedor, em meio Influência ( retêm no papel l i x i v i a ç ã o , tanto problemas rança, recomenda-se Tabela impregnado concentrado do á c i d o , d e p e n d e r á 1,2,3,4,5,7 e 24 h o r a s , e n - Pelos dados v e r i f i c a - s e total do p l u t ó n i o de de diversas encontram-se soluna 06 Tabela II Tabela II Porcentagem de perda na fase de lavagem da coluna Solução de Lavagem % de perda H N O ^ O.IM - HF 0,05M 0,41 H N O ^ O.IM - HF 0,81 H N O ^ 0,1M - HF 0,1M H N O ^ 0,1M - HF 0,05M - N a N O ^ Pelos dados H N O ^ 0,1M O.IM na T a b e l a 2,4 0,34 0,004M mistura - HF 0,05M - N a N O ^ 0,004M, o b t e m - s e m e n o r porcenta- como solução p o i s , a adição cultando 0,4M com a gem de perda d u r a n t e nou-se - NaNO^ O plutonio a lavagem de da retido da c o l u n a Entretanto, provoca selecio H N O ^ 0,1M-HF a formação 0,05M, de b o l h a s , d i f i - coluna na coluna constituída de H N O ^ 3M - recuperação de 967 que lavagem, a mistura de n i t r i t o a operação I I , verifica-se foi im^SO^)^Fe eluído com uma solução 0,005M, obtendo-se A curva de e l u i ç ã o está uma i l u s t r a d a na Fi gij ra 1 3 - Recuperação O tratamento do p l u t o n i o de r e j e i t o de p a p e l y e s ) r e s u l t a n t e segundo o procedimento plutonio tendo da ordem de 9,6g de rejeito sólido de baixa dos t r a b a l h o s atividade desenvolvidos proposto, mostrou 947 a p a r t i r U/L e 0,27yg sólido de uma uma ( 233g na MQR , recuperação do lixivia n í t r i c a con- Pu/mL CONCLUSÃO Os r e s u l t a d o s experimentais mostraram que o procedimento 07 de lixiviação sorpção n í t r i c a , s e g u i d a da c o m p l e x a ç ã o s e l e t i v a em c o l u n a c r o m a t o g r á f i c a técnica e f i c a z E s t a pode do Pu com HF de alumina ser usada em l a b o r a t ó r i o s seiam t r a n s u r â n i c o s , com s e g u r a n ç a e f a c i l i d a d e reduzindo-se os riscos de contaminação ambiental 04 ELUENTE HNO3 9 M - ( N H j S O j J j F a QOOSM os 02 01 VOL 0 0 ELUENTE ( m i l 20 FIGURA 1 - 40 60 BO 100 120 CURVA DE ELUIÇZO DO PLUTONIO é e uma que m a n u - de o p e r a ç ã o , 08 REFERÊNCIAS 1 BIBLIOGRÁFICAS YAMATO, A An anion exchange m e t h o d ^'*''Am and p l u t o n i u m 8 J 2 Radional Chem and biological , 75 2 6 5 - 7 3 , 1982 S I N G H , N P,, LIN S A L A T A , P extraction Anal Chim RAO, M S and , GENTRY, R of plutonium Acta, i ü from aqueous n i t r i c ARAÚJO, J A , RAO, V K Radional Lett irradiado 1977 solvent acid IV on 1982 de p l u t o n i o em coluna Aplicação do t r a t a m e n t o â recuperação do São P a u l o , Instituto (Tese de alumina solutions , 56(5) 281-90, Estudo da sorpgão p l u t o n i o de soluções mica, by , NATARAJAN, P R of p l u t o n i u m acid-oxalic alumina no sistema H N O ^ - H F nuclear in sediments 2 6 5 - 7 4 , 1 979 on the a d s o r p t i o n Radiochem , WERNN, M E a-spectrometry , GAIKWAD, A M Studies 4 environmental determination amp lee Determination 3 m for the Doutoramento) de de combus 11 ve 1 de Energia Ato -