تعیین شرایط بهینه‌ی جداسازی زیرکنیم و هافنیم

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 بخش مهندسی معدن، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه شهید باهنر کرمان، صندوق پستی: 7616914111، کرمان ـ ایران

2 بخش مهندسی معدن، مجتمع آموزش عالی زرند، دانشگاه شهید باهنر کرمان، صندوق پستی: 7761156391، کرمان ـ ایران

3 پژوهشکده مواد، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، سازمان انرژی اتمی ایران، صندوق پستی: 836-14395، تهران ـ ایران

چکیده

زیرکنیم و هافنیم در صنعت هسته­ای از اهمیت بسیار زیادی برخوردار هستند. از زیرکنیم به دلیل سطح مقطع جذب پایین نوترون، در غلاف میله­های سوخت هسته­ای استفاده می­شود. از آن­جا که هافنیم نسبت به زیرکنیم سطح مقطع جذب نوترون بسیار بالاتری دارد، لذا باید به عنوان یک عنصر مزاحم از زیرکنیم جدا گردد. از روش آرایه­های متعامد تاگوچی برای تعیین شرایط بهینه­ی جداسازی هافنیم از زیرکنیم به روش استخراج حلالی استفاده شد. متغیرهای نوع اسید (نیتریک، سولفوریک و هیدروکلریک) و غلظت آن (01/0، 1 و 5 مول برلیتر) از فاز آبی و استخراج­کننده­های دی-2- اتیل هگزیل فسفریک اسید، سیانکس301 و سیانکس302 از فاز آلی مورد مطالعه قرار گرفتند. نتایج نشان داد که استفاده از نیتریک اسید 5 مول برلیتر و استخراج­کننده­ی سیانکس302 شرایط بهینه برای استخراج و جداسازی زیرکنیم و هافنیم را فراهم می­کند. تحت این شرایط، درصد استخراج زیرکنیم و ضریب جداسازی به ترتیب برابر %5/99 و 7/8 به دست آمد. برای بررسی بیش­تر نتایج حاصل از طرح تاگوچی، اثر عوامل مختلف مانند زمان اختلاط دو فاز، غلظت اسید، غلظت استخراج­کننده، غلظت نمک سدیم نیترات و نوع رقیق­کننده به صورت تک متغیری نیز مورد بررسی قرار گرفتند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Determination of Optimum Conditions for the Separation of Zirconium and Hafnium

نویسندگان [English]

  • S Nabardi 1
  • M Eskandari Nasab 2
  • A Nozad 3
  • A Sam 1
چکیده [English]

Zirconium and hafnium are the two most important elements in the nuclear industries. Zirconium is used in fuel rods due to its low neutron absorption cross section. On the contrary, hafnium has a very high neutron absorption cross section, therefore it must be separated from zirconium. The extractive separation of zirconium and hafnium have been investigated using Taguchi method. The separartion parameters were acid type (Sulfuric, Nitric, Hydrochloric) and their concentrations (10-2, 1, 5M) and extractant type (D2EHPA, Cyanex 301, Cyanex 302). The optimum conditions were determined as 5M nitric acid in addition with 5×10-3 M Cyanex 302 in the kerosene. Under these conditions, the zirconium the extraction percent and the separation factor were 99.5% and 8.7, respectively. For detailed investigation from the achieved results by Taguchi method, the effects of different parameters such as agitation time, nitric acid concentration, extractant concentration, sodium nitrate concentration and diluent type were considered.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Zirconium
  • Hafnium
  • Cyanex 302
  • Cyanex 301
  • D2EHPA
  • Solvent extraction