EP0018923B1 - Procédé de décontamination en ruthénium d'effluents radioactifs liquides - Google Patents

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EP0018923B1
EP0018923B1 EP80400616A EP80400616A EP0018923B1 EP 0018923 B1 EP0018923 B1 EP 0018923B1 EP 80400616 A EP80400616 A EP 80400616A EP 80400616 A EP80400616 A EP 80400616A EP 0018923 B1 EP0018923 B1 EP 0018923B1
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EP
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effluent
iron
ruthenium
cupric ions
decontamination
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EP80400616A
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Inventor
Yves Berton
Pierre Chauvet
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Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F9/00—Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
    • G21F9/04—Treating liquids
    • G21F9/06—Processing

Definitions

  • the present invention relates to a ruthenium decontamination process for radioactive effluents usable for raw effluents or for effluents subjected beforehand to chemical decontamination treatments of conventional type.
  • radioactive effluents such as solutions originating from the treatment of irradiated fuels can be subjected to various chemical decontamination treatments making it possible in particular to remove ruthenium.
  • Most of these treatments consist of forming precipitates capable of fixing ruthenium within the effluent to be treated, for example by adding ferrous ions and cupric ions to this effluent and then alkalizing the medium to precipitate the corresponding compounds of iron and copper and to separate the liquid effluent from the sludge formed as indicated in FR-A-2.124.126.
  • Ruthenium can also be eliminated by bringing the effluent into contact with iron, iron alloys or activated iron compounds, for example iron wool activated by steam treatment, as described in the application for Japanese patent KOKAI 75 / 140,799.
  • the ruthenium can also be eliminated by forming a precipitate of copper hydroxide within the effluent by dispersion of C U 2+ ions emitted from a copper electrode as described in FR A-2,063,717 .
  • the present invention specifically relates to a ruthenium decontamination process for liquid radioactive effluents which in particular makes it possible to improve the ruthenium decontamination rate of effluents treated beforehand by chemical methods of conventional type.
  • the process of the invention advantageously takes advantage of the fact that by bringing an effluent containing C U 2+ ions into contact with iron, the following reaction scheme is obtained: a copper metal deposit which entails most of the ruthenium, this copper deposit being accompanied by partial dissolution of the iron in the effluent in the state of ferrous iron.
  • the decontamination rate of the ruthenium effluent can be further improved by then adjusting the pH of the effluent to a value greater than 8 to precipitate the iron that has passed into solution, which makes it possible to fix on the iron hydroxide precipitate an additional amount of ruthenium.
  • the quantity of cupric ions added to said effluent is from 50 to 100 mg of Cu 2+ ions per liter of effluent.
  • said effluent containing the cupric ions is brought into contact with a molar quantity of iron greater than the molar quantity of cupric ions added to said effluent.
  • the quantity of iron used corresponds to approximately 500 mg of iron per liter of effluent.
  • the process of the invention has the particular advantage of leading to a satisfactory decontamination rate and moreover of avoiding the formation of large volumes of precipitates and sludge which must then be stored.
  • a radioactive effluent from a reprocessing plant for irradiated nuclear fuels is treated according to the method of the invention, this effluent having been treated beforehand by chemical means.
  • cupric ions and ferrous ions were added to the effluent which initially exhibited a radiochemical activity in ruthenium 106 of 45,000 microcuries per m 3 , in the form of an aqueous solution of the corresponding sulfates, then soda to bring the pH of the effluent to a value of about 8.5, which allowed to form in this effluent precipitates entraining ruthenium.
  • the effluent exhibited a ruthenium 106 activity of 3,180 microcuries per m 3 and had the following characteristics:
  • cupric sulphate is added to the effluent so as to introduce approximately 100 mg of cupric ions per liter of effluent.
  • the pH of the effluent was adjusted to a value of 3 by addition of nitric acid in order to avoid precipitation of the cupric ions in the form of cupric hydroxide.
  • the effluent After stabilization of the pH, the effluent is brought into contact with powdered iron, the amount of iron used being 500 mg per liter of effluent, by subjecting the whole to stirring for a few minutes in a contactor of conventional type. , which makes it possible to obtain according to the following reaction scheme: a copper metal deposit and the partial solution of iron in the ferrous state.
  • a quantity of sodium hydroxide sufficient to bring the pH to a value substantially equal to 8.5 is then added to the effluent, which leads to the precipitation of the iron passed into solution, and provides additional decontamination in ruthenium because the ruthenium binds on the iron precipitate thus formed.
  • the liquid effluent is separated from the sludge formed, for example by decantation.
  • the volume of sludge formed represents 1.5% of the volume of the treated effluent.
  • the FD decontamination rate of the ruthenium effluent which corresponds to the ratio between the ruthenium activities of the effluent before and after decontamination treatment is of the order of 8.

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Description

  • La présente invention a pour objet un procédé de décontamination en ruthénium d'effluents radioactifs utilisable pour des effluents bruts ou pour des effluents soumis préalablement à des traitements de décontamination chimique de type classique.
  • On sait que des effluents radioactifs tels que des solutions provenant du traitement de combustibles irradiés peuvent être soumis à différents traitements chimiques de décontamination permettant en particulier d'éliminer le ruthénium. Ces traitements consistent pour la plupart à former au sein de l'effluent à traiter des précipités aptes à fixer le ruthénium, par exemple en ajoutant à cet effluent des ions ferreux et des ions cuivriques et en alcalinisant ensuite le milieu pour précipiter les composés correspondants de fer et de cuivre et à separer l'effluent liquide des boues formées comme cela est indiqué dans FR-A-2.124.126. On peut aussi éliminer le ruthénium en mettant en contact l'effluent avec du fer, des alliages de fer ou des composés de fer activé, par exemple de la laine de fer activée par traitement à la vapeur, comme cela est décrit dans la demande de brevet japonais KOKAI 75/140.799.
  • On peut encore éliminer le ruthénium en formant au sein de l'effluent un précipité d'hydroxyde de cuivre par dispersion d'ions CU 2+ émis à partir d'une électrode de cuivre comme cela est décrit dans FR A-2.063.717.
  • Cependant, les effluents ainsi traités présentent encore une teneur en ruthénium trop importante, ce qui nécessite un traitement complémentaire pour amener leur activité résiduelle en ruthénium à des valeurs acceptables.
  • La présente invention a précisément pour objet un procédé de décontamination en ruthénium d'effluents radioactifs liquides qui permet en particulier d'améliorer le taux de décontamination en ruthénium d'effluents traités préalablement par des procédés chimiques de type classique.
  • Le procédé selon l'invention de décontamination en ruthénium d'un effluent liquide radioactif consiste:
    • a) - à ajuster le pH dudit effluent à une valeur inférieure à 5 et à lui ajouter des ions cuivriques,
    • b) - à mettre en contact avec du fer ledit effluent ainsi traité pour former un précipité de cuivre métal qui entraîne le ruthénium, et
    • c) - à séparer l'effluent liquide des boues formées.
  • Le procédé de l'invention tire avantageusement profit du fait qu'en mettant en contact un effluent contenant des ions CU 2+ avec du fer, on obtient selon la schéma réactionnel suivant:
    Figure imgb0001
    un dépôt de cuivre métal qui entraîne la majeure partie du ruthénium, ce dépôt de cuivre étant accompagné d'une mise en solution partielle du fer dans l'effluent à l'état de fer ferreux.
  • Par ailleurs, selon l'invention on peut encore améliorer le taux de décontamination de l'effluent en ruthénium en ajustant ensuite à une valeur supérieure à 8 le pH de l'effluent pour précipiter le fer passé en solution, ce qui permet de fixer sur le précipité d'hydroxyde de fer une quantité complémentaire de ruthénium.
  • Selon une caractéristique avantageuse du procédé de l'invention, la quantité d'ions cuivriques ajoutés audit effluent est de 50 à 100 mg d'ions Cu2+ par litre d'effluent.
  • Selon une autre caractéristique du procédé de l'invention, on met en contact ledit effluent contenant les ions cuivriques avec une quantité molaire de fer supérieure à la quantité molaire d'ions cuivriques ajoutée audit effluent.
  • Avantageusement, la quantité de fer utilisée correspond à environ 500 mg de fer par litre d'effluent.
  • Selon l'invention, on peut réaliser l'étape de mise en contact avec du fer de l'effluent contenant des ions cuivriques des deux manières suivantes:
    • -soit en faisant percoler cet effluent sur une colonne contenant du fer, par exemple sous la forme de copeaux, de laine ou de grenaille de fer;
    • -soit en agitant l'effluent avec du fer en poudre dans un contacteur de type classique.
  • Le procédé de l'invention présente notamment l'avantage de conduire à un taux de décontamination satisfaisant et d'éviter par ailleurs la formation de volumes importants de précipités et de boues qui doivent être ensuite stockés.
  • L'invention sera mieux comprise à la lecture de l'exemple suivant donné bien entendu à titre illustratif et non limitatif.
  • Dans cet exemple, on traite selon le procédé de l'invention un effluent radioactif provenant d'une usine de retraitement de combustibles nucléaires irradiés, cet effluent ayant été traité au préalable par voie chimique.
  • Lors de ce traitement chimique préalable, on a ajouté à l'effluent qui présentait initialement une activité radiochimique en ruthénium 106 de 45 000 microcuries par m3, des ions cuivriques et des ions ferreux sous la forme d'une solution aqueuse des sulfates correspondants, puis de la soude pour amener le pH de l'effluent à une valeur d'environ 8,5, ce qui a permis de former dans cet effluent des précipités entraînant le ruthénium. Après coagulation et filtration des précipités, l'effluent présentait une activité en ruthénium 106 de 3 180 microcuries par m3 et avait les caractéristiques suivantes:
    • Chimiques:
  • Figure imgb0002
  • Radiochimiques en 1.10-6 Ci/m 3 :
    Figure imgb0003
  • Après ce traitement préalable, on ajoute à l'effluent une solution de sulfate cuivrique de façon à introduire environ 100 mg d'ions cuivri- quès par litre d'effluent.
  • Au préalable, on a ajusté le pH de l'effluent à une valeur de 3 par addition d'acide nitrique afin d'éviter la précipitation des ions cuivriques sous la forme d'hydroxyde cuivrique.
  • Après stabilisation du pH, on met en contact l'effluent avec du fer en poudre, la quantité de fer utilisée étant de 500 mg par litre d'effluent, en soumettant l'ensemble à une agitation pendant quelques minutes dans un contacteur de type classique, ce qui permet d'obtenir selon le schéma réactionnel suivant:
    Figure imgb0004
    un dépôt de cuivre métal et le passage partiel en solution du fer à l'état ferreux.
  • On ajoute ensuite à l'effluent une quantité de soude suffisante pour amener le pH à une valeur sensiblement égale à 8,5, ce qui conduit à la précipitation du fer passé en solution, et assure une décontamination complémentaire en ruthénium car le ruthénium se fixe sur le précipité de fer ainsi formé. On sépare enfin, par exemple par décantation, l'effluent liquide des boues formées.
  • A la fin de ce traitement, le volume des boues formées représente 1,5% du volume de l'effluent traité. Le taux de décontamination FD de l'effluent en ruthénium, qui correspond au rapport entre les activités en ruthénium de l'effluent avant et après traitement de décontamination est de l'ordre de 8.
  • Des expériences similaires conduites sur des effluents analogues en faisant varier le pH initial de l'effluent entre 2 et 3 et la quantité d'ions cuivriques ajoutée entre 50 et 100 mg par litre d'effluent ont montré que l'on obtenait un FD en ruthénium compris entre 3 et 10. Le volume des boues formées représentait entre 1 et 2% du volume de l'effluent traité.
  • On constate ainsi que la mise en oeuvre de l'invention permet d'améliorer de façon importante le taux de décontamination en ruthénium d'un effluent prétraité par voie chimique.

Claims (5)

1. Procédé de décontamination en ruthénium d'un effluent liquide radioactif, consistant:
a) - à ajuster le pH dudit effluent à une valeur inférieure à 5 et à lui ajouter des ions cuivriques,
b) - à mettre en contact avec du fer métal l'effluent ainsi traité pour former un précipité de cuivre métal qui entraîne le ruthénium, et
c) - à séparer l'effluent liquide des boues formées.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, après la mise en contact de l'effluent liquide avec le fer, on ajuste le pH à une valeur supérieure à 8.
3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la quantité d'ions cuivriques ajoutée audit effluent est de 50 à 100 mg d'ions Cu2+ par litre d'effluent.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'on met en contact ledit effluent contenant des ions cuivriques avec une quantité molaire de fer supérieure à la quantité molaire d'ions cuivriques ajoutée audit effluent.
5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'on met en contact ledit effluent avec une quantité de fer correspondant à environ 500 mg de fer par litre d'effluent.
EP80400616A 1979-05-07 1980-05-06 Procédé de décontamination en ruthénium d'effluents radioactifs liquides Expired EP0018923B1 (fr)

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FR7911470 1979-05-07

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FR2456372A1 (fr) 1980-12-05
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US4331551A (en) 1982-05-25

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