Vorlage

Safeguardsverordnung 732.12

Mit diesen Systemen wird der UF6-Gehalt im Trägergas auf 1 ppm oder weniger reduziert; sie können folgende Ausrüstung enthalten:

a) Tieftemperatur-Wärmeaustauscher und Kryotrennanlagen, ausgelegt für Temperaturen von -120 °C oder weniger,

b) Tieftemperatur-Gefriergeräte, ausgelegt für Temperaturen von –120 °C oder weniger,

c) Trenndüsen oder Wirbelröhren zum Trennen von UF6 und Trägergas,

d) UF6-Kühlfallen, ausgelegt für Temperaturen von –20 °C oder weniger.

5.6 Systeme, Ausrüstung und Bauteile, speziell ausgelegt oder angefertigt für die Anreicherung durch chemischen Austausch oder Ionenaustausch

VORBEMERKUNG

Der geringe Massenunterschied zwischen den Uranisotopen verschiebt das Gleichgewicht der chemischen Reaktion etwas, was zur Trennung der Isotopen genutzt werden kann. Zwei Verfahren wurden entwickelt: der chemische Flüssig-Flüssig-Austausch und der Flüssig-Fest-Ionenaustausch.

Beim chemischen Flüssig-Flüssig-Austausch werden unvermischbare flüssige (wässrige oder organische) Phasen gegenstromig geleitet, wodurch der Effekt Tausender hintereinandergeschalteter Trennstufen entsteht. Die wässrige Phase besteht aus Uranchlorid in einer Salzsäurelösung; die organische Phase besteht aus einem uranchloridhaltigen Extraktionsmittel in einem organischen Lösungsmittel. Die in der Trennkaskade verwendeten Kontaktoren können Flüssig-Flüssig-Austauschkolonnen (wie gepulste Siebbodenkolonnen) oder Flüssig-Zentrifugalextraktoren sein. Chemische Umwandlungen (Oxidation oder Reduktion) sind an beiden Enden der Trennkaskade für den Rückfluss notwendig. Bei der Auslegung wird darauf geachtet, dass die Prozessströme nicht mit bestimmten Metallionen kontaminiert werden. Daher werden aus Kunststoff hergestellte, kunststoffbeschichtete (beispielsweise mit fluorkohlenstoffhaltigen Polymeren) und/oder glasbeschichtete Kolonnen und Rohre verwendet.

Beim Flüssig-Fest-Ionenaustausch erfolgt die Anreicherung durch die Adsorption/Desorption von Uran auf ein spezielles leistungsfähiges Reaktionsharz oder einen entsprechenden Adsorber für den Ionenaustausch. In Salzsäure und anderen chemischen Agenzien gelöstes Uran wird durch zylindrische Anreicherungskolonnen mit Schüttschichten des Adsorbers geleitet. Um einen kontinuierlichen Prozess sicherzustellen, ist ein Rückflusssystem notwendig, bei dem das Uran vom Adsorber gelöst und in den Flüssigkeitsstrom zurückgeführt wird, so dass Produkt und Rückstand entnommen werden können. Das geschieht mit Hilfe von geeigneten chemischen Reduktions/Oxidationsstoffen, die in getrennten externen Kreisläufen vollständig regeneriert werden und teilweise in den Isotopentrennkolonnen selbst regeneriert werden können. Auf Grund der Verwendung von heissen konzentrierten Salzsäurelösungen bei dem Verfahren muss die Ausrüstung aus speziellen korrosionsbeständigen Werkstoffen hergestellt oder damit beschichtet sein.

5.6.1 Flüssig-Flüssig-Austauschkolonnen (chemischer Austausch)

Gegenstrom-Austauschkolonnen (flüssig-flüssig) mit mechanischem Kraftantrieb (also gepulste Siebbodenkolonnen, Schubwagenkolonnen und Kolonnen mit eingebauten Turbinenmischapparaten), speziell ausgelegt oder angefertigt für die Urananreicherung mit chemischen Austauschverfahren. Damit sie korrosionsbeständig gegen konzentrierte Salzsäurelösung sind, werden die Kolonnen und ihre Einbauten aus geeigneten Kunststoffen (wie fluorkohlenstoffhaltigen Polymeren) hergestellt, damit beschichtet oder glasbeschichtet. Die Stufenverweilzeit der Kolonnen ist kurz ausgelegt (30 Sekunden oder weniger).

5.6.2 Flüssig-Flüssig-Zentrifugalkontaktoren (chemischer Austausch)

Flüssig-Flüssig-Zentrifugalkontaktoren, speziell ausgelegt oder angefertigt zur Anreicherung von Uran durch chemische Austauschverfahren. Solche Kontaktoren verwenden Rotation zur Dispersion der organischen und wässrigen Ströme und anschliessend die Zentrifugalkraft zur Phasentrennung. Damit sie korrosionsbeständig gegen konzentrierte Salzsäurelösung sind, werden die Extraktoren aus geeigneten Kunststoffen (wie fluorkohlenstoffhaltigen Polymeren) hergestellt, damit beschichtet oder glasbeschichtet. Die Stufenverweilzeit der Zentrifugalextraktoren ist kurz ausgelegt (30 Sekunden oder weniger).

5.6.3 Uranreduktionssysteme und entsprechende Ausrüstung (chemischer Austausch)

a) Speziell ausgelegte oder angefertigte elektrochemische Zellen zur Reduktion von Uran von einem Valenzzustand zu ei-

nem anderen zur Anreicherung von Uran durch chemischen Austausch. Die Zellenwerkstoffe, die mit den Prozesslö-

sungen in Kontakt kommen, müssen gegen konzentrierte Salzsäurelösung korrosionsbeständig sein.

ERLÄUTERUNG

Die Kathodenkammer der Zelle muss so ausgelegt sein, dass eine Reoxidation des Urans zu seinen höheren Valenzzuständen ausgeschlossen ist. Um das Uran in der Kathodenkammer zu halten, kann die Zelle eine undurchlässige Trennwand aus einem speziellen Kationenaustauschmaterial haben. Die Kathode besteht aus einem geeigneten festen Leiter, beispielsweise Graphit.

b) Speziell ausgelegte oder angefertigte Systeme am Produktende der Kaskade zur Entnahme von U⁴⁺ aus dem organischen Strom, wodurch der Säuregehalt und der Säurezusatz zu den elektrochemischen Reduktionszellen geregelt werden.

ERLÄUTERUNG

Diese Systeme bestehen aus Lösungsmittelextraktionsausrüstungen zum Abtreiben von U4+ aus dem organischen Strom in eine wässrige Lösung, Verdunstungsausrüstung und/oder sonstige Ausrüstung zur Regelung und Kontrolle des pH der Lösung sowie Pumpen und sonstige Transferapparate zur Speisung der elektrochemischen Reduktionszellen. Bei der Auslegung wird vor allem darauf geachtet, dass die wässrige Flüssigkeit nicht mit bestimmten Metallionen kontaminiert wird. Daher sind die Teile des Systems, die mit dem Prozessstrom in Kontakt kommen, aus geeigneten Materialien hergestellt oder damit beschichtet (wie Glas, fluorkohlenstoffhaltigen Polymeren, Polyphenylsulfat, Polyethersulfon und harzimprägniertem Graphit).

5.6.4 Einspeise-Aufbereitungssysteme (chemischer Austausch)

Speziell ausgelegte oder angefertigte Systeme zur Herstellung hochreiner Uranchloridlösung zur Einspeisung in Isotopen-Trennanlagen, die chemische Austauschverfahren verwenden.

ERLÄUTERUNG