[其他]分離釓同位素的工藝流程

無效

• 申請號: 85107518
• 申請日: 1985-10-11
• 公開（公告）號: CN85107518A
• 公開（公告）日: 1987-04-15
• 發明（設計）人: 斯蒂芬·哈羅德·彼得森;愛得華·簡·拉霍達;沙羅恩·蘭多·威斯伯格
• 申請（專利權）人: 西屋電氣公司
• 主分類號: B01D59/30
• 分類號: B01D59/30
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 包冠乾,盧寧

本發明是一種從含有稀土同位素的混合物中分離稀土同位素的工藝流程。該工藝可用于從釓同位素的混合物中分離一些專門指定的釓同位素，或是從釓的其它同位素和其它稀土元素的混合物中分離專門指定的釓同位素。

核反應堆的運行可以從“核經濟”的觀點來描述，簡單說來，核燃料的裂變釋放一或多個中子，而只要求有一個中子用來維持連鎖反應。一個核反應堆的許多設計特點，是以這些特點對核經濟的影響為基礎的。具體說，核反應堆使用的材料是根據它們的中子俘獲截面及其它性能來選擇的。低б的材料被選作大多數的反應堆部件，如支承結構、燃料棒包殼、減速劑等等。高的材料則被選作具有特殊用途的部件，如控制棒和可燃中子吸收體補償棒。可燃中子吸收體補償棒是一種加入量經過仔細選擇的高б材料，以便在燃料周期的早期用來降低中子通量，而在吸收中子后則變為輻射線可以透過的或中性的，因此在燃料周期的后期有較多的裂變中子為燃料所吸收。

天然同位素混合物中最高的元素為釓。但是，它的使用受到限制，因為當釓的濃度增高時，燃料的熱導率和熔化溫度降低。此外，一般認為生產重量百分率高的（重量百分率約為8的）燃料，要比生產重量百分率低的（重量百分率約小于4的）燃料要更為困難。如下表所示，只有兩種同位素具有高的吸收能力：

天然存在的釓同位素的性能

同位素質量????天然豐度????δ（熱中子），靶

152????0.20%????125

154????2.15????102

155????14.73????61，000

156????20.47????1，000

157????15.68????254，000

158????24.87????3.5

160????21.90????0.77

如表所示，Gd¹⁵⁵和Gd¹⁵⁷在釓的同位素中具有最高的δ值，但僅僅構成天然釓的30%左右。利用同位素富集工藝提高高δ同位素的豐度，而同時降低不利的影響，就可以降低因增加用釓作可燃中子吸收體補償棒的比例而增加的費用。

已經提出過各種用于分離或富集同位素的工藝流程，例如那些利用光化學反應，激光技術和離子交換分離的流程。如1976年美國核學會出版的S.Villani所著的《同位素分離》中描述的，許多同位素分離流程以化學交換作為基礎。一種方法是離子交換色譜法，這種方法是使一種以離子形式出現的包含有感興趣元素的溶液通過一根離子交換樹脂柱。離子的交換在樹脂結合形式離子和溶液相形式離子之間進行。一般說來，含有重同位素的離子被濃縮在較重的組分中，在離子交換的情形下就是樹脂。

稀土元素的商業性提純方法原先是以離子交換分離為基礎的。使人特別感興趣的是色譜學雜志1976年26卷發表的F.Molnar，A.Horvath和V.A.Khalin的兩篇文獻，第一篇題目是“含中性硝酸鹽的甲醇水溶液中輕稀土的陰離子交換行為。Ⅰ.無載體輕稀土的分離”（PP，215～224）;第二篇題目是“含中性硝酸鹽的甲醇水溶液中輕稀土的陰離子交換行為。Ⅱ.大量-微量分離”（PP.225～231）。這兩篇文獻報告了稀土元素的分離，特別是報告了釓與周期表上相鄰元素銪和鋱之間的分離。文獻中列舉的色譜具有不對稱的形狀。本發明人認為，色譜峰形狀受到了小程度的同位素分離的影響，雖然文獻作者并沒有作出這樣一種解釋。

因此，本發明在于提出一種分離稀土金屬同位素的工藝流程，它也包括一種從含有Gd¹⁵⁵、Gd¹⁵⁶或Gd¹⁵⁷的釓同位素混合物中分離出一種或幾種特定的釓同位素的工藝流程，該流程是通過一種使用陰離子或陽離子交換樹脂的液體色譜柱系統來實現的。其流程特點在于使含有上述釓同位素混合物的溶液和一種洗提溶液通過許多根含離子交換樹脂的柱子;而當上述溶液流出上述許多根柱子中最后一根時，將一段富集了上述選定的釓同位素的溶液從洗提溶液其他部分分離出來。