[发明专利]制造汞系化合物的方法、汞系化合物、使用该汞系化合物的方法和该汞系化合物的用途

说明书

本发明涉及一种制造汞系化合物的方法、汞系化合物、使用所述汞系化合物的方法和所述汞系化合物的用途。

核嬗变是一种化学元素或同位素变成另一种的转化。在这方面，应注意每种同位素是以其原子中(即，在原子核中)的质子和中子的数目来定义的。在核嬗变过程中，此数目改变，即该原子中的质子数和/或中子数改变。可使用核反应(其中外部颗粒与原子核反应)或通过放射衰变(其中不需要外部颗粒)实现典型的嬗变。

在例如核能电厂中产生能量后，包含Pu和各种其它放射性同位素的废燃料棒必须储存非常长的时间，从而使高放射性同位素已经通过放射衰变以使该废燃料棒可被再次搬运的方式充分地衰变。

为减少废燃料棒的储存时间，已试图使用嬗变工艺将长寿命放射性同位素转化成较短寿命的同位素。然而，此种工艺的产率极低，使用当前已知工艺的成本极高且目前非经济可行的。

出于此原因，本发明的目的是提供以经济可行的方式将废燃料棒的储存时间减少至其不必储存几个世纪的程度的方法。

通过使用本文所述的汞系化合物满足此目的。该汞系化合物根据包括以下步骤的方法制造：

-在容器中提供纯矿物酸(例如王水)或矿物酸(例如王水)的溶液；

-将液体汞添加至该容器；

-将该汞与该矿物酸反应以形成混合物；和

-将该混合物干燥以形成粉末形式的汞系化合物。

在这方面，例如将该汞溶解在矿物酸(例如王水)中和在该矿物酸中使Hg反应的反应时间在数秒至数小时的范围内。其主要取决于所用的矿物酸及其反应性如何。所用的矿物酸越具反应性，则在矿物酸(例如王水)中分解汞的时间越短。

在这方面，应注意将该汞与该矿物酸反应的步骤几乎立即发生，并且汞与矿物酸的反应混合物如同浆料。

应进一步注意将该汞与该矿物酸反应以形成混合物的步骤意指该汞与该矿物酸彼此接触以形成该混合物。

应进一步注意在此方法中使用天然存在的Hg，因此包括任何其同位素(只要它们是存在的)。

通过使用此方法，可在室温和环境压力下获得粉末形式的汞系化合物。汞通常以液体状态存在。因此，矿物酸(例如王水)的使用使得汞能够以粉末形式存在，这使该汞系化合物可以有各种进一步的用途。优选地，所得汞系化合物包含粉末形式的硫酸亚汞(Hg2O4S1)和甘汞(Cl2Hg2)，更具体而言包含以下元素H、C、O、N、S、Cl、Nb、Ta、Zr、Ru和Ni中的至少一些的汞系化合物，即有机金属化合物。

如果在添加汞的步骤之前、之后或期间矿物酸不仅提供在该容器中，其也形成在该容器中以形成纯矿物酸，这是优选的。以此方式，可针对该汞系化合物的特定用途调整该汞系化合物的生成。此外，矿物酸(例如王水)是具有相当的反应性的物质，其反应相当快，不仅使汞在矿物酸中分解，也使该矿物酸本身分解，使得该矿物酸快速地失去其效用(仍残留为强酸)。因此，通过在现场形成矿物酸，在汞系化合物的制造期间可获得高度有效的酸以分解该液体汞。

有利地，该矿物酸包含选自由王水、HNO₃、HCL和H₂SO₄组成的酸的组中的至少一种酸。这些酸可有利地用于形成矿物酸的高反应性形式。在这方面，应注意王水是由3份浓HCl和1份浓HNO₃形成。

优选地，矿物酸与汞之比选自矿物酸:汞为至少基本上0.1:1和10:1之间的范围，并且优选地在至少基本上1:1至2:1的范围内。

以此方式，获得汞系化合物的理想产率。在这方面，应注意例如约50ml的王水可与50g的汞组合以形成40g至70g的汞系化合物。在不同实例中，将2ml的矿物酸添加至20g的液体汞，产生粉末形式的6.5g的汞系化合物。

有利地，干燥的步骤是在选自80℃至150℃、优选90℃至140℃的温度下进行选自30分钟至10小时的时间。这确保在制造过程结束时的干燥汞系化合物的理想产率。

此外，如果该方法进一步包含添加溶剂的步骤，则是优选的，该溶剂选自由极性质子性溶剂(例如甲酸、乙醇、乙酸、水)、极性非质子性溶剂(例如丙酮、氨、乙酸乙酯)和非极性溶剂(例如甲苯、苯、氯仿)及其组合组成的溶剂的组。

一旦将矿物酸添加至该液体汞，不仅形成含有矿物酸和汞系化合物的浆料，也可存在包括含有该矿物酸、液体汞和反应产物的残余物的混合物的残留液体。目前为了促进该汞系化合物的干燥并由此缩短由剩余矿物酸和汞系化合物构成的浆料的干燥时间，可通过从该容器除去残留液体而分离该残留液体，以获得包括该汞系化合物的浆料。