Probleme der Auflösung von Uran-Plutonium-Mischcarbid in Salpetersäure

Summary

Results on the dissolution of unirradiated mixed carbide fuel in nitric acid are reported as function of HNO₃ normality and temperature. The reaction is followed by measurement of the increase in total gas pressure, by gas analyses, and by potentiometric or spectrophotometric determinations of the concentration of uranium and plutonium in the solution. Three reaction steps can be identified. At the end of the dissolution (step II) the gas evolution continues; in the subsequent step III the content of carbon dioxide in the gas phase increases, indicating oxidation of organic species in the solution. Absorption spectra of the solution show U(VI) and Pu(IV) to be present. A strong tail, below 550 nm, assignable to organic compounds, is taken into account in multicomponent analysis of uranium and plutonium and their valency states. Treatment of the solution with oxidants removes the interfering band. The U/Pu-ratio stays constant during the dissolution.

Zusammenfassung

Ergebnisse der direkten Auflösung von unbestrahltem Mischcarbid-Brennstoff in Salpetersäure in Abhängigkeit von der Normalität und der Temperatur werden diskutiert. Der Reaktionsverlauf wird durch Messung der Zunahme des Gesamtdrucks, durch Gasanalyse und durch potentiometrische Titration bzw. durch spektrophotometrische Bestimmung des Uran- und Plutoniumgehalts der Lösung verfolgt. Drei Reaktionsphasen werden identifiziert. Nach abgeschlossener Auflösung (Phase II) setzt sich die Gasentwicklung fort. In der folgenden Phase III steigt der Gehalt an Kohlendioxid in der Gasphase, was auf eine Oxidation organischer Verbindungen in der Lösung hinweist. Absorptionsspektren der Lösung zeigen die Anwesenheit von U(VI) und Pu(IV) sowie eine starke, organischen Verbindungen zugeschriebene Bande unterhalb 550 nm. Mehrkomponentenanalyse unter Berücksichtigung dieser Bande erlaubt die Bestimmung des Uran- und Plutoniumgehaltes der Lösung, sowie der Wertigkeiten dieser Elemente. Die Interferenz der Bande kann durch Behandlung mit Oxidationsmitteln behoben werden. Das U/Pu-Verhältnis bleibt während der Auflösung konstant.