Bepaling van actiniden in betonstof van nucleaire ontmanteling

Bram De Loore
Persbericht

Bepaling van actiniden in betonstof van nucleaire ontmanteling

De nucleaire industrie zal altijd een veelbesproken onderwerp blijven omwille van het gevaar dat radioactieve straling met zich meebrengt. Ook het afval dat hierbij geproduceerd wordt houdt veel risico’s in. Daarom is een zeer goede kennis van het onderwerp een absolute vereiste. Belgoprocess is dan ook een specialist op het gebied van radioactieve afvalverwerking en opslag, alsook in het ontmantelen van nucleaire sites die niet meer in gebruik zijn. Hierbij zijn betrouwbare analysemethoden van zeer groot belang, om de risico’s juist in te kunnen schatten.

 

In dit eindwerk is een methode onderzocht om de radioactiviteit, meerbepaald van de actiniden, in betonstof te meten. Dit betonstof is afkomstig van de ontmanteling van nucleaire sites. De methode bestaat erin om het betonstof te onderwerpen aan een agressief uitlogingsproces, waarbij de actiniden in oplossing gebracht worden. Hierbij worden ook een heel deel andere componenten uit het betonstof uitgeloogd. Deze componenten hebben een storende werking tijdens de analyse.

 

Daarom is in dit werk een adequate methode gezocht om de actiniden te extraheren met een hars, Diphonixâ genaamd. Dit was echter geen makkelijke opdracht, omdat Diphonixâ ook affiniteit vertoont voor enkele van deze storende componenten (Al, Ca, Fe, ...), die in veel grotere concentratie aanwezig zijn.

 

In een eerste reeks experimenten is de werking van Diphonixâ onderzocht. In deze testen was nog geen uitgeloogd betonstof aanwezig. Er is een extractie uitgevoerd op vloeibare standaarden van 241americium, 239plutonium en 238uranium. Hiermee is aangetoond dat Diphonixâ deze actiniden kan extraheren met een voldoende hoog rendement.

 

Daarna is een methode op kleine schaal uitgewerkt. In deze test is voor de eerste keer uitgeloogd betonstof toegevoegd om de effecten van de storende componenten te ervaren. Door toevoegen van KF.2H2O dat met de storende elementen kan reageren, is uiteindelijk een extractie met Diphonixâ uitgevoerd waarbij 90% van de actiniden uit oplossing verwijderd zijn.

 

Dan is de methode op een grotere hoeveelheid staal toegepast. Deze stap is nodig om de actiniden, die slechts in zeer lage concentratie aanwezig zijn in uitgeloogd betonstof, betrouwbaar te kunnen analyseren. Hier is al snel duidelijk dat de storende componenten een zeer belangrijke rol spelen. De methode op kleine schaal is hier toegepast, het rendement valt terug tot 22%. Andere stoffen (H3PO4, HF) zijn toegevoegd om met de storende componenten te reageren tot ‘inactieve’ verbindingen, maar steeds met zeer lage extractierendementen tot gevolg.

 

Vervolgens is een test uitgewerkt om storende componenten te verwijderen op basis van oplosbaarheid bij bepaalde pH-waarde. Hierbij is vastgesteld dat americium bij pH 8 kwantitatief neergeslagen is en nog vrij veel calcium zich in oplossing bevindt. Op deze basis is een methode uitgewerkt waarmee tot 80% calcium wordt verwijderd, maar het rendement van de americiumextractie kwam niet hoger dan 30%. In een laatste poging is de hoeveelheid Diphonixâ nog verdubbeld, maar ook hier is een rendement van slechts 39% vastgesteld.

 

Afgezien van het feit dat geen methode is gevonden om de actiniden kwantitatief te extraheren met Diphonixâ is getracht om het hars alsnog af te breken. Deze stap is nodig om de geëxtraheerde actiniden in ‘ideale’ oplossing te kunnen analyseren. De afbraak is uitgevoerd in de Micro Digest 401, een toestel dat speciaal ontworpen is voor de afbraak van stoffen onder invloed van microgolven. De resultaten zijn echter zeer wisselend, waardoor geen trend zichtbaar is in deze methode. Diphonixâ bleek niet volledig afgebroken te zijn. Een efficiëntere afbraakmethode zal verder ontwikkeld moeten worden.

Bibliografie

Belgoprocess Dessel (2007)

http://www.belgoprocess.be (2 maart 2007)

 

Canberra (2007)

http://www.canberra.com/products/505.asp (15 maart 2007)

 

Chemsoc (2007)

http://www.chemsoc.org/viselements/pages/pertable_j.htm (9 mei 2007)

 

Chemtopics (2007)

http://www.chemtopics.com/elements/act/act.htm (21 februari 2007)

 

Chiarizia, R., Horwitz, E.P., Alexandratos, S.D., & Gula M.J. (1997). Diphonixâ Resin: A review of its properties and applications.

 

De Baerdemaeker, L. (2003). Nucleaire stralingsmetingen: Theorie en praktijk.

Gevonden op 15 februari 2007

 

Eichrom Industries (2007)

http://www.eichrom.com/products/info/diphonix_resin.cfm (19 maart 2007)

 

Faculteit Bètawetenschappen Natuur- en sterrenkunde (2007)

http://www1.phys.uu.nl/isprac/pdf%20bestanden/website_info_eigenschappe… (20 maart 2007)

 

Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (2007)

http://www.ct.infn.it/~rivel/Didat/SilDet.pdf (16 maart 2007)

 

Jaarverslagen Belgoprocess (1990-2005)

Gevonden op 17 maart 2007

 

Juridische Databank België (2007)

www.juridat.be (20 mei 2007)

 

Kim, G., Burnett, W.C., & Horwitz E.P. (2000). Efficient Pre-concentration and Separation of Actinide Elements from Large Soil and Sediment Samples. Analytical Chemistry van 7 mei 2000.

Gevonden op 6 april 2007

 

Maxwell, S.R., & Nichols S.T. (2000). Actinide-Recovery Method for Large Soil Samples. Radioactivity & Radiochemistry, Vol. 11, No. 4 (2000)

Gevonden op 6 februari 2007

 

Ministeriële en Defensie Publicaties (2007)

http://mpbundels.mindef.nl/35_serie/35_310/hoofdstuk_4.htm (15 maart 2007)

 

Nationale Instelling voor Radioactief Afval en verrijkte Splijtstoffen (2007)

http://www1.phys.uu.nl/isprac/pdf%20bestanden/website_info_eigenschappe… (22 maart 2007)

 

Nuclear Research & Consultancy Group (2007)

http://www.nrg-nl.com/public/abc/node6.html (20 februari 2007)

 

Ortec (2007)

http://www.ortec-online.com/papers/ieee1102.pdf (28 februari 2007)

 

Radiation Detection Center (2007)

http://rdc.llnl.gov/rdp/germanium.html (27 februari 2007)

 

Studie en Overleg Radioactief Afval  (2005)

http://www.stora.org/assets/stora/publicaties/activiteiten%20bp.pdf (21 februari 2007)

 

Wikipedia, de vrije encyclopedie (2007)

http://nl.wikipedia.org/wiki/Actinide (20 februari 2007)

 

Universiteit of Hogeschool
Bachelor Chemie
Publicatiejaar
2007
Kernwoorden
Share this on: