Экстракционные методы

Большое химическое сходство нептуния с ураном, особенно в шестивалентном состоянии, предполагает возможность экстрагирования его из водной фазы теми органическими растворителями, которые способны экстрагировать уранил-ион. Это — диэтиловый эфир, ТБФ, кетоны, такие, как диизопропилкетон, метилизобутилкетон (гексон), растворители типа гликолевых эфиров, например диэтилцеллосольв, дибутилкарбитол и т. п. Растворители, плохо экстрагирующие уран, также слабо экстрагируют и нептуний.

Обычно экстракция нептуния, так же как и урана, производится из нитратных систем. Хлоридные системы используются реже, ввиду меньшего извлечения и избирательности в этом случае. Присутствие таких ионов, как F^-, SO , РО , которые образуют весьма прочные комплексы с нептунием и ураном, практически исключает экстракцию этих элементов растворителями [2].

При экстракции нептуния требуется несколько большая концентра­ция HNO₃ в растворе, чем при экстракции урана. Обычно для этой цели необходима концентрация от 0,5 до 1,0 М,HNO₃. Диэтиловым эфиром экстрагируется только Np(VI). Гексон и ТБФ хорошо извлекают как Np(VI), так и Np(IV). Экстракция Np(V) незначительна.

Для извлечения нептуния из облученного природного урана используется незначительно модифицированный Пурекс-процесс, широко применяемый для разделения и очистки урана и плутония. Изменения, введенные в процесс для выделения нептуния, не отразились на выделении и очистке урана и плутония. Облученный уран растворяют в HNO₃, и проводят три экстракционных цикла, на протяжении которых уран, нептуний и плутоний отделяются друг от друга и продуктов деления. Водный раствор нитратов в
2 М HNO₃ подается в среднюю часть экстракционной колонки, по которой снизу поступает 30%-ный раствор ТБФ в керосине, а сверху — раствор 0,3 М HNO₃ и 0,05 М NaNO₂. При этом уран, нептуний и плутоний переходят в органическую фазу. Далее во второй колонке органический раствор контактирует со слабокислым раствором сульфамата железа. Плутоний восстанавливается до трех­валентного состояния и переходит в водную фазу, которая поступает в цикл дальнейшей очистки плутония, а нептуний (IV) остается с ураном в органической фазе. Эта фаза поступает в третью колонку, где осуществляется реэкстракция нептуния и урана в слабокислый (0,01 М) водный раствор HNO₃. Реэкстракт упаривают, и проводят еще один экстракционный цикл (второй) очистки, в котором уран и нептуний отделяются друг от друга. Этот цикл включает экстракцию урана и нептуния 30%-ным ТБФ, реэкстракцию нептуния разбавленным раствором HNO₃ и далее реэкстракцию урана. После двух полных экстракцион­ных циклов коэффициенты очистки от продуктов деления составляют 10⁶—10⁷. При этом достигается 80—90%-ное выделение нептуния из облученного урана, содержащего 1,5 г Np на 1 т U [2].