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datestamp: 2020-10-28 10:42:56
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type: doctoralThesis
metadata_visibility: show
creators_name: Weßling, Patrik Andreas
title: Extraktions-und Speziationsuntersuchungen zur Optimierung des EURO-GANEX-Prozesses
subjects: ddc-540
divisions: i-120300
adv_faculty: af-12
abstract: Zur Reduktion der Langzeitradiotoxizität und der Wärmeleistung von abgebrannten Kernbrennstoffen
wird in einigen Ländern ein Recycling der Actiniden angestrebt. Zur selektiven Abtrennung
der Actiniden aus abgebrannten Kernbrennstoffen werden verschiedene flüssig-flüssig-
Extraktionsprozesse entwickelt. Durch den EURO-GANEX-Prozess werden nach erfolgter
Uranabtrennung die Transuranelemente (TRU) Np, Pu, Am, Cm zusammen von den Lanthaniden
(Ln(III)) und den Spaltprodukten abgetrennt. Dies wird durch eine Koextraktion der
TRU und Ln(III) mit dem Extraktionsmittel TODGA und einem Modifier gelöst in Kerosin ermöglicht.
Der Modifier gewährleistet eine hohe Plutoniumsbeladungskapazität der organischen
Phase. Anschließend werden die TRU selektiv mit eine Mischung der Komplexierungsmittel
Acetohydroxamsäure (AHA) und dem schwefelhaltigen Bistriazinylpyridin SO3-Ph-BTP in die
wässrige Phase rückextrahiert. Ziel dieser Doktorarbeit ist es, die wässrige und organische Phase
des EURO-GANEX-Prozesses zu optimieren. Der erste Teil dieser Arbeit befasst sich mit der
wässrigen Phase. Ziel ist es, ein schwefelfreies Komplexierungsmittel zu finden, das vergleichbare
Komplexierungs- und Extraktionseigenschaften wie SO3-Ph-BTP aufweist. Als mögliche
Alternative wurde PTD-OMe untersucht. Mittels zeitaufgelöster Laserfluoreszenzspektroskopie
(TRLFS) wird die Speziation von Cm(III) mit PTD-OMe in ein- und zweiphasigen Systemen
bestimmt. PTD-OMe zeichnet sich dabei durch sehr gute Komplexierungseigenschaften
aus. Aufgrund des erhöhten pKs-Werts von 2.54 ist die Selektivität für An(III) unter Extraktionsbedingungen
jedoch geringer. Der zweite Teil der Arbeit beschäftigt sich mit der Optimierung
der organischen Phase. Die organische Phase soll dabei nur aus einem Extraktionsmittel
in einem Verdünnungsmittel bestehen und trotzdem eine hohe Plutoniumbeladungskapazität
aufweisen. Zwei Systeme werden untersucht. Das Extraktionsmittel TODGA in aromatischen
Verdünnungsmitteln: Es werden grundlegende Verteilungsverhältnisse bestimmt und die Speziation
unter Extraktionsbedingungen – auch bei hohen Beladungen der organischen Phase mit
Ln(III) und Sr(II) – ermittelt. Das Extraktionsmittel mTDDGA in Kerosin: mTDDGA existiert
in zwei diastereomeren Formen. Mittels TRLFS wird die Speziation von Cm(III) und Eu(III)
mit beiden Diastereomeren bestimmt. Zusätzlich kann eine ternären M-L-NO3-Spezies unter
Extraktionsbedingungen durch eine Kombination aus TRLFS, vibronischer Seitenbandenspektroskopie
(VSBS) und DFT-Rechnungen nachgewiesen und deren Stöchiometrie bestimmt werden.
Im Hinblick auf eine Anwendung der beiden Systeme im EURO-GANEX-Prozess, wird
deren Pu(IV)-Beladungskapazität bestimmt. Das cis-mTDDGA/Exxsol D80-System kann mit
mehr als 48 g/L Pu(IV) beladen werden, wodurch es sich als eine sehr gute Optimierung für
den EURO-GANEX-Prozess auszeichnet.
date: 2020
id_scheme: DOI
id_number: 10.11588/heidok.00028965
ppn_swb: 1737194910
own_urn: urn:nbn:de:bsz:16-heidok-289657
date_accepted: 2020-10-16
advisor: HASH(0x561a62ad5518)
language: ger
bibsort: WESSLINGPAEXTRAKTION2020
full_text_status: public
place_of_pub: Heidelberg
citation:   Weßling, Patrik Andreas  (2020) Extraktions-und Speziationsuntersuchungen zur Optimierung des EURO-GANEX-Prozesses.  [Dissertation]     
document_url: https://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserver/28965/1/Diss.pdf