Пьюрекс-процесс

Пьюрекс-процесс

Пью́рекс-проце́сс (от англ. Plutonium-Uranium Recovery by EXtraction, PUREX — регенерация урана и плутония посредством экстракции) — технологический процесс переработки облучённого ядерного топлива.

Упрощённая схема Пьюрекс-процесса

Содержание

Растворение в азотной кислоте

После растворения ТВЭЛов в азотной кислоте исходный раствор, в зависимости от глубины выгорания топлива, содержит 250—300 г/л U, до 3 г/л Pu и до 100 мг/л Np. Исходный раствор фильтруют и направляют на стадию подготовки к экстракции.

Экстракция

Подготовка

На этой стадии из раствора отдувают молекулярный йод (I2), а Pu — переводят, в основном, в состояние Pu+4 для обеспечения нормального разделения элементов в процессе экстракции.

Первый экстракционный цикл

В течение первой экстракции (30 % раствор ТБФ в керосине) в органическую фазу извлекаются U, Pu, Np, актиниды Am, Cm и ряд осколочных элементов (РЗЭ, Ru, Zr, Nb и др.). Для повышения коэффициента очистки урана и плутония от примесей органическую фазу промывают растворами азотной кислоты и нитрата аммония: при этом U и Pu остаются в органической фазе, а значительная часть осколочных элементов переходит в рафинат.

Реэкстракция

В процессе реэкстракции происходит разделение U и Pu. Аппарат для разделения состоит из двух зон: зоны разделения и зоны отмывания плутония от захваченного урана. В качестве восстановителя при реэкстракции используют соли железа (II) или урана (IV). Полученный реэкстракт Pu+3 содержит значительное количество урана. Отмывка реэкстракта проводится во второй зоне аппарата потоком свежего экстрагента (расход его составляет до 20 % от общего объёма органической фазы). В результате остаточная концентрация U в плутониевом реэкстракте обычно не превышает 10-20 мг/л.

Второй экстракционный цикл

Задачей второго (а в некоторых схемах и третьего) цикла экстракции является дальнейшая очистка U от продуктов деления и от остаточного плутония (до 10 мг Pu на 1 кг U). Режим второго цикла экстракции — промывки — реэкстракции плутония аналогичен режиму первого цикла. В ходе реэкстракции U дополнительно очищается от осколочных элементов, Np, и следов плутония. В зависимости от конкретной схемы переработки возможна реэкстракция сначала урана, а потом осколочных элементов, и наоборот. Раствор уранилнитрата после второго цикла экстракции, содержащий 80 г/л урана, направляют на упаривание и денитрацию с целью последующего получения диоксида урана.

Аффинаж

После отделения плутония от основной массы урана в первом цикле экстракции, дальнейшая очистка его осуществляется на стадии аффинажа. В результате аффинажной очистки получают концентрированный раствор плутония (до 100 г/л), из которого в дальнейшем получают чистый диоксид плутония.

Упаривание

Денитрация

Общие сведения

Нептуний при данных схемах переработки концентрируется в двух потоках (с ураном и плутонием) и в дальнейшем отделяется на стадии аффинажа.

Средние значения коэффициентов очистки урана, плутония и нептуния
Операции Ru+Rh Zr+Nb РЗЭ Cs Коэфф. очистки по
суммарной γ-активности
U 9·107 6,5·106 2·108 5·108 7,5·107
Pu 108 6,2·106 1010 5·1010 108
Np - - - - 109

При глубине выгорания топлива до 30 МВт·сут/кг и сроках охлаждения 2-3 года, активность исходного водного раствора, поступающего на первый цикл экстракции, составляет 100—250 Ки/л. За один цикл экстракции органическая фаза получает дозу облучения ~10³ Гр, при этом в ней появляется заметное количество продуктов радиолиза (до 150 мг/л ДБФ и др.). Чтобы эффективность экстракционной переработки не ухудшалась, органическую фазу промывают раствором щелочи или соды (20 % раствор Na2CO3).

Ссылки

  • www.osti.gov/bridge/servlets/purl/5220059-59qEi4/5220059.pdf
  • www.cresp.org/NuclearFuelCycleCourseII/Presentations/04_Todd_CRESP_2009_presentation_separations_todd.pdf

Wikimedia Foundation. 2010.

Игры ⚽ Поможем сделать НИР

Полезное


Смотреть что такое "Пьюрекс-процесс" в других словарях:

  • Плутоний — 94 Нептуний ← Плутоний → Америций Sm ↑ Pu …   Википедия

  • Переработка отработанного ядерного топлива — Технологические схемы переработки облученного топлива реакторов на тепловых нейтронах В основе всех современных технологических схем переработки отработанного ядерного топлива (ОЯТ) лежат экстракционные процессы, чаще всего так называемый Пьюрекс …   Википедия

  • Переработка облученного ядерного топлива — …   Википедия

  • Переработка облучённого ядерного топлива — …   Википедия

  • Переработка отработавшего ядерного топлива — Для улучшения этой статьи желательно?: Исправить статью согласно стилистическим правилам Википедии. Найти и оформить в виде сносок ссылки на авторитетные источники, подтверждающие написанное. Проверить достоверность указанн …   Википедия

  • Ядерное топливо — почти готово к работе …   Википедия

  • Ядерное горючее — Топливный элемент ядерного реактора Ядерное топливо вещество, которое используется в ядерных реакторах для осуществления цепной ядерной реакции деления. Содержание 1 Общая информация 2 Классификация …   Википедия

  • Обогащение урана — Относительные пропорции урана 238 (синий) и урана 235 (красный) на разных стадиях обогащения …   Википедия

  • Тепловыделяющий элемент — Запрос «ТВЭЛ» перенаправляется сюда; см. также другие значения. Тепловыделяющий элемент (ТВЭЛ)  главный конструктивный элемент активной зоны гетерогенного ядерного реактора, содержащий ядерное топливо. В твэлах происходит деление тяжелых… …   Википедия

  • Трибутилфосфат — (ТБФ, эфир фосфорной кислоты) (С4Н9О)3Р=О  бесцветная жидкость, плохо растворима в воде, хорошо  в органических растворителях. Получают взаимодействием нормального бутилового спирта с POCl3. Трибутилфосфат применяют в аналитической… …   Википедия


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»