Abstract
The separation of Nd from the simulated $U_3Si/Al$ spent fuel solution with sequential two-step anion exchange separation has been studied. To prepare the simulated $U_3Si/Al$ spent nuclear fuel, unirradiated $U_3Si/Al$ whose composition consists of small $U_3Si$ particle dispersed in an Al matrix with Al cladding was dissolved with a mixture of 4 M HCl and 10 M $HNO_3$ and 8 or 15 fission product elements were added to the dissolved solution. The trace amount of silica in the solutions was removed by evaporating to dryness with HF and the U was adsorbed on the first anion exchange resin. Neodymium can be purely isolated from the fission product elements with a methanol-nitric acid eluent using the second anion exchange resin. A large excess of Al didn't influence on the elution velocity of Nd, but reduced the eluted contents of Nd, Al, Eu, Gd, Sm and Sr, A large amount of Al was removed first from the column with 3 mL of loading solution (0.8 M $HNO_3$/99.8% MeOH) before Nd elution by the eluent [0.04 M $HNO_3$-99.8% MeOH(1:9)]. The recovery of Nd was more than 94%, regardless of Al contents. Taking the 9 to 13 mL fraction of eluate was effective to purely isolate Nd.
2단계 음이온교환분리를 이용하여 모의 사용후분산핵연료($U_3Si/Al$)용해용액으로부터 Nd을 분리하기 위한 연구를 수행하였다. 사용후분산핵연료를 모사하기 위하여 사용전핵연료($U_3Si/Al$)를 4 M HCl과 10 M $HNO_3$의 혼산으로 녹인 다음, 8 또는 15종의 핵분열생성원소를 첨가하였다. 용액 중 미량의 실리카는 플루오르화수소산을 넣고 가열하여 제거하였으며, U은 1차 음이온교환수지에 흡착시켜 제거하였다. Nd은 2차 음이온교환수지상에서 여러 핵분열생성원소들로부터 질산-메틸알콜 매질의 용리액으로 분리하였다. 과량의 Al은 Nd의 용리속도에 크게 영향을 미치지 않았으나, Nd을 포함한 Al, Eu, Gd, Sm 및 Sr의 절대 용리양을 감소시켰다. Nd을 용리액[0.04 M $HNO_3$-99.8% MeOH(1:9)]으로 용리하기 전에 과량의 Al은 부하(loading) 용액(0.8 M $HNO_3$/99.8% MeOH) 3 mL로 사전 용출시켜 제거하였다. 용리된 Nd의 회수을은 Al의 양에 관계없이 94% 이상이었다. 순수한 Nd을 분리하기 위해서는 9-13 mL 부분의 용리액을 취하는 것이 효과적이었다.
