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Extraktionschemie und Prozessentwicklung

Hohlfaser-Microplant
Abb. 1: Hohlfaser-Microplant zur Durchführung kontinuierlicher Prozesstests im Labormaßstab
16-stufige Zentrifugalextraktorbatterie
Abb. 2: 16-stufige Zentrifugalextraktorbatterie in einer Heißen Zelle am -> JRC-ITU zur Durchführung von Prozesstests mit echten hochradioaktiven Brennstofflösungen

Um die Eignung neuer Extraktionssysteme weiter zu untersuchen, werden kontinuierliche Prozesstests im Labormaßstab durchgeführt. Im Vorfeld werden Fließbilder berechnet, welche auf Gleichgewichts- und Kinetikdaten des verwendeten Extraktionssystems basieren.

Das INE arbeitet im Rahmen des EU-Projekts à ACSEPT und in enger Kooperation mit dem à Forschungszentrum Jülich (FZJ-IEF-6) und dem à Institut für Transurane (JRC-ITU) an allen relevanten Themen:

Es werden prozessrelevante Gleichgewichtsdaten zu einer Vielzahl von Extraktionssystemen gemessen. Dazu gehören Verteilungsdaten von Actiniden und Lanthaniden sowie Daten zur Extraktion von Salpetersäure, welche zur Berechnung eines Fließschemas unbedingt zu berücksichtigen ist. Basierend auf solchen Daten werden Programme zur Berechnung von Verteilungsdaten erstellt.

Weiterhin werden in einer sogenannten Nitsch-Rührzelle kinetische Daten für einige Extraktionssysteme bestimmt. Solche Messungen ermöglichen einerseits gezielte Einblicke in den Extraktionsmechanismus: Was ist der die Geschwindigkeit bestimmende Schritt? Wo ist die Komplexierungsreaktion lokalisiert? Andererseits finden die Daten Eingang in die Berechnung der Fließbilder für Prozesstests im Labormaßstab.

Die Prozesstests werden zunächst mit Speiselösungen gefahren, welche die relevanten Radionuklide in sehr geringen Konzentrationen enthalten (sog. spiked tests). Am INE werden spiked tests in eine Hohlfaser-Microplant durchgeführt. Diese zeichnet sich unter anderem dadurch aus, dass nur sehr geringe Lösungsvolumina verbraucht werden. Aber auch am FZJ-IEF6 werden spiked tests in einer 16-stufigen Zentrifugalextraktorbatterie unter Beteiligung des INE durchgeführt. Eine ähnliche Zentrifugalextraktorbatterie ist in einer Heißen Zelle am JRC-ITU installiert, womit schließlich Tests mit echten hochradioaktiven Brennstofflösungen (sog. hot tests) gefahren werden. Dadurch kann in kleinem Maßstab der Kernprozess eines Trennverfahrens getestet werden.

 

Ansprechpartner: Andreas Geist

 

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