This review describes the involvement of different microorganisms for the recovery of uranium from the ore. Mainly Acidithiobacillus forrooxidans, Acidithiobacillus thiooxidans and Leptospirillum ferrooxidans are found to be the most widely used bacteria in the bioleaching process of uranium. The bioleaching of uranium generally follows indirect mechanism in which bacteria provide the ferric iron required to oxidize $U^{4+}$. Commercial applications of bioleaching have been incorporated for extracting valuable metals, due to its favorable process economics and reduced environmental problems compared to conventional metal recovery processes such as smelting. At present the uranium is recovered through main bioleaching techniques employed by heap, dump and in situ leaching. Process development has included recognition of the importance of aeration of bioheaps, and improvements in stirred tank reactor design and operation. Concurrently, knowledge of the key microorganisms involved in these processes has advanced, aided by advances in molecular biology to characterize microbial populations.
The uranium ore residues from the legacies of past uranium mining and milling activities that resulted from the less stringent environmental standards along with the uranium residues from the existing nuclear power plants continue to be a cause of concern as the final uranium residues are not made safe from radiological and general safety point of view. The deposition of uranium in ponds increases the risk of groundwater getting contaminated as these residues essentially leach through the upper unsaturated geological formation. In this context, a numerical model has been developed in order to forecast the $^{238}U$ and its progenies concentration in an unsaturated soil. The developed numerical model is implemented in a hypothetical uranium tailing pond consisting of sandy soil and silty soil types. The numerical results show that the $^{238}U$ and its progenies are migrating up to the depth of 90 m and 800 m after 10 y in silty and sandy soil, respectively. Essentially, silt may reduce the risk of contamination in the groundwater for longer time span and at the deeper depths. In general, a coupled effect of sorption and hydro-geological parameters (soil type, moisture context and hydraulic conductivity) decides the resultant uranium transport in subsurface environment.
Sheng Zeng ;Jiayin Song ;Bing Sun;Fulin Wang ;Wenhao Ye;Yuan Shen;Hao Li
Nuclear Engineering and Technology
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v.55
no.2
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pp.566-574
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2023
Investigating the seepage characteristics of the leaching solution in the ore-bearing layer during the in situ leaching process can be useful for designing the process parameters for the uranium mining well. We prepared leaching solutions of four different viscosities and conducted experiments using a self-developed multifunctional uranium ore seepage test device. The effects of different viscosities of leaching solutions on the seepage characteristics of uranium-bearing sandstones were examined using seepage mechanics, physicochemical seepage theory, and dissolution erosion mechanism. Results indicated that while the seepage characteristics of various viscosities of leaching solutions were the same in rock samples with similar internal pore architectures, there were regular differences between the saturated and the unsaturated stages. In addition, the time required for the specimen to reach saturation varied with the viscosity of the leaching solution. The higher the viscosity of the solution, the slower the seepage flow from the unsaturated stage to the saturated stage. Furthermore, during the saturation stage, the seepage pressure of a leaching solution with a high viscosity was greater than that of a leaching solution with a low viscosity. However, the permeability coefficient of the high viscosity leaching solution was less than that of a low viscosity leaching solution.
Black and graphite slates from the Okcheon metamorphic belt contain enriched values of uranium (average 200~250ppm) and molybdenum (average 150~200ppm). Uranium mineralization is closely associated with quartz and sulfide veinlets which are formed diagenetically in graphite slate. The uranium minerals were concentrated in outer part of graphite nodules. The ${\delta}^{13}C$ values of organic carbon from the metasediments including uranium bearing graphite slate range from -15.2 to -26.1‰ with a mean of -23.5‰. Meanwhile, ${\delta}^{13}C$ values of coal and coaly shale from some Paleozoic coal fields of South Korea vary from -19.4 to -23.9‰ with an average of -22.5‰. Isotopic compositions of vein calcite in uranium bearing slate range from -13.4 to -15.4‰ in ${\delta}^{13}C$ and +11.3 to +15.1‰ in ${\delta}^{18}O$ could indicate a reduced organic carbon source isotopically exchanged with a graphite of biogenic origin. Metamorphic temperature determined by a calcite-graphite isotope geothermometer was 383~$433^{\circ}C$ which corresponded to greenschist facies by Miyashiro (1973) and is consistent with metamorphic facies estimated by mineral assemblages (Lee, et al., 1981, and Kim, 1971). The fixation of uranyl species by carbonaceous matter in marine epicontinental environment, and remobilization of organouranium by diagenetic processes have attributed to the enrichment of uranium and heavy metals in the graphite slate of Okcheon metamorphic belt.
The present work discusses two different models of boiling water reactor (BWR) bundle to compare the neutronic characteristics of uranium dioxide ($UO_2$) and uranium zirconium hydride ($UZrH_{1.6}$) fuel. Each bundle consists of four assemblies. The BWR assembly fueled with $UO_2$ contains $8{\times}8$ fuel rods while that fueled with $UZrH_{1.6}$ contains $9{\times}9$ fuel rods. The Monte Carlo N-Particle Transport code, based on the Mont Carlo method, is used to design three dimensional models for BWR fuel bundles at typical operating temperatures and pressure conditions. These models are used to determine the multiplication factor, pin-by-pin power distribution, axial power distribution, thermal neutron flux distribution, and axial thermal neutron flux. The moderator and coolant (water) are permitted to boil within the BWR core forming steam bubbles, so it is important to calculate the reactivity effect of voiding at different values. It is found that the hydride fuel bundle design can be simplified by eliminating water rods and replacing the control blade with control rods. $UZrH_{1.6}$ fuel improves the performance of the BWR in different ways such as increasing the energy extracted per fuel assembly, reducing the uranium ore, and reducing the plutonium accumulated in the BWR through burnup.
This paper presents analytical insights regarding into the occurrence of gold within organic matter, which is hosted by solid bitumen and closely associated with uranium ores in the Late Permian Kővágószőllős Sandstone Formation in Western Mecsek, South-West Hungary. The study utilizes a range of analytical techniques, including X-ray powder diffraction (XRPD) and wavelength dispersive X-ray fluorescence (WD-XRF) for comprehensive mineralogical and elemental analysis; organic petrography and electron microprobe analysis for characterizing organic matter; and an organic elemental analyzer for identifying organic compounds. A three-step sequential extraction method was used to liberate gold from organic matter and sulfide minerals, employing KOH, HCl, and aqua regia, followed by inductively coupled plasma optical emission spectroscopy (ICP-OES) to quantify gold contents. The organic matter is identified as comprising two vitrinite types (telinite V1 and reworked V2) and three solid bitumen forms: nonfluorescing (B1) and fluorescing (B2) fillings within the V1, as well as homogenous pyrobitumen (PB) occupying narrow cracks and voids within globular quartz. Despite the samples exhibiting low total organic carbon content (<1 wt%), they display high sulfur content (up to 6 wt%) and the sequentially extracted noble metal content from the organic matter is found to total 7.45 ppm gold. The research findings suggest that organic matter plays crucial roles in ore mineralization processes. Organic matter acts as an active component in the migration of gold, uranium, and hydrocarbons within sulfur-rich hydrothermal fluids. Additionally, organic matter contributes to the entrapment and enrichment of gold in hetero-atomic organic fractions, forming metal-organic compounds. Moreover, uranium inclusions are observed as oxide/phosphate minerals within solid bitumen and associated vitrinite particles. These insights into the occurrence and distribution of gold within organic matter highlight substantial exploration potential, guiding additional research activities focused on organic matter within the Kővágószőllős Sandstone Formation at the Western Mecsek deposit.
In prompt fission neutron uranium logging, borehole environmental parameters affect the measured results and must be corrected. In order to explore the influence of borehole parameters on the interpretation of logging results, this paper builds a sandstone type uranium ore block model to simulate the field production drilling device based on the "Epithermal/Thermal neutron counting rate ratio" (E/T) theory. The effects of borehole diameter, thickness of iron tube and well fluid on the decay rate of epithermal and thermal neutrons and their uncertainty correction methods were investigated. The results show that the effect of borehole diameter on E/T is negligible. The iron tube thickness has a certain effect on the moderation and absorption of epithermal and thermal neutrons, and its E/T increases slightly with increasing thickness. The influence of iron tube thickness on E/T is corrected and the relative uncertainty is less than 5%. The well fluid thickness also affects the decay rate of epithermal and thermal neutrons, and its E/T follows the law of negative exponential attenuation. The influence of well fluid thickness on E/T is corrected and the relative uncertainty is less than 5%. This study provides technical guidance for field well survey of uranium deposit.
Combined mineralogical and geochemical studies were made on two hundred eighty one representative samples from uraniferous coaly meta-pelites of the Ogcheon metamorphic terrain. Different mineral occurrence of the areas investigated should be taken into account for chemical processes for uranium extraction. Secondary uranium minerals identified are metauranocircite, metatorbernite and autunite. These are disseminated mostly on the laumontites which infused and filled secondary openings in the coaly matrix, and are often closely associated with iron oxides. The uranium distribution show distinctly log normal. Geochemical correlation coefficient of uranium and organic carbon displays +0.624~+0.796. The relationship of the major components to uranium can be expressed by the following regression equation: Log $(U_3O_8{\times}10^4)$=1.40117-0.00076 (quartz) -0.00118 (muscovite) +0.00235 (biotite) +0.00323 (other silicates) - 0.01114 (apatite) +0.01124 (hematite) +0.00149 (limonite) -0.01823 (opaques)+0.03049 (organic carbon). Uranium in the coaly meta-pelites of the Ogcheon Group was deposited together under same physico-chemical environmental conditions. There is a considerable variation in the ${\delta}^{34}S$ values (11.2~16.8 per mil) of the pyrites from the U-bearing meta-pelites, which implies sedimentary origin. The two U-bearing coaly rocks analyzed have ${\delta}^{13}C$ values between -16.88~-18.00 per mil, which suggests organic.
The leaching behavior of uranium from unirradiated CANDU UO$_2$ fuel pellet in the spent fuel wet storage and disposal conditions has been investigated. A modified IAEA leach test method was used, and then the extent of leaching was monitored by analysis for uranium in the leachant. The leach test has been performed in various leachants(demineralized water and boric acid solution at pH=6, synthetic granite groundwater) for a long-term period of 5.4 years, and the effect of temperature on the leach rate of uranium has been analyzed. The leach rates of uranium at $25^{\circ}C$ were dependent on the leachants. Over initial 100 days of leach periods, the leach rate in groundwater was the highest in three leachants and no significant differences of leach rates ore observed in the demineralized oater and boric acid solution. But these leach rates in three leachants around 2,000 days at $25^{\circ}C$ appeared to be reached the steady rates in the range of 1~5$\times$10$^{-8}$ g/$\textrm{cm}^2$ day. The leach rate of uranium in groundwater shooed to be independent of the temperature, but those in both demineralized water and boric acid solution increased with temperature. These results show that the leaching behavior of uranium from UO$_2$ fuel in both the demineralized water ann boric acid may be controlled tv the surface oxidative.dissolution reaction of UO$_2$ and the leach rate of uranium in groundwater at room temperature could mainly be controlled by the complex reaction of dissolved uranyl ions with carbonate ions and no variation of leach rate of UO$_2$ in groundwater with temperature may be due to the local deposition of passivating uranyl phases on the surface.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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