DE1946716C3 - Verfahren zur Umwandlung von in bestrahltem Kernbrennstoff enthaltenem Einphasen-Uran-Plutonium-Monokarbid in (UPu)O2 - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Umwandlung von i.n bestrahltem Kernbrennstoff enthaltenem Einphasen-Uran-Plutonium-Monokarbid, (UPu)C, in (UPu)O₂.

Bei der Aufbereitung eines solchen Kernbrennstoffes geht es in erster Linie um die Trennung von Uran und !Plutonium von Spaltprodukten und voneinander. Zu diesem Zweck werden allgemein Lösungsmittel-Bttrakiiionsverfahren bevorzugt Dazu ist ein Auflösen des !Brennstoffes in Salpetersäure erforderlich, aber ein Einphasen-Direkt-Auflösungsverfahren ist mit bestrahltem Karbid praktisch nicht durchführbar. Eine der !Hauptschwierigkeiten besteht darin, daß durch die Einwirkung von Salpetersäure auf den betreffenden Brennstoff komplexe organische Verbindungen entstehen. Diese Verbindungen führen zu Schwierigkeiten beim nachfolgenden Lösungsmittel-Extraktionsverfahren. Sie können außerdem eine Gefährdung in den Raffinaten mit sich bringen, indem sie eine Quelle für Abrauchreaktionen oder sogar Explosionen in den Brennstosfspeichertanks sind, wenn die Kühlung versagen sollte.

Es ist aus der US-PS 32 78 278 bekannt, eine Oxidation vom Uranmonokarbid unter Verwendung von Dampf in einer wasserstofffreien Atmosphäre zu bewirken; auf die Aufbereitung von Einphasen-Uran-IPIutonium-Monokarbid bezieht sich die US-PS 32 78 278 nicht.

Es ist Aufgabe der Erfindung, aus einem in bestrahltem Kernbrennstoff enthaltenen Einphasen-Uran-Plutonium-Monokarbid ein in Salpetersäure lösliches Oxidationsprodukt herzustellen.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß man den Brennstoff in Kohlendioxid auf eine Temperatur zwischen 1000 und 1100° C erhitzt

Es war nicht ohne weiteres naheliegend, daß eine Oxidation des Uran-Plutonium-Monokarbids mit Kohlendioxid erfolgversprechend sein würde. Auch war nicht vorhersehbar, daß das Produkt in Salpetersäure löslich sein würde, was jedoch für nachfolgende Lösungsmittel-Extraktionsverfahren erforderlich ist

Die Löslichkeit des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Produktes ergibt sich offenbar deshalb, weil Einphasen-Uran-Plutonium-Monokarbid dabei in ein lösliches Einphasen-Oxid durch zwei Oxidationen übergeführt wird, die ohne Zerstörung des Kristallgitters an der gleichen Stelle stattfinden. Man konnte nicht ohne weiteres erwarten, daß dies bei Kohlendioxid geschehen würde. Eine Oxidation in Luft führt jedenfalls nicht zu diesem Produkt, sondern zu U₃O₈PuOi das weniger gut in HNO3 löslich ist

Ein besonderer Vorteil der Erfindung liegt in der Verminderung der Probleme der Kritikalitätskontrolle, was bei der Aufbereitung von gemischtem Uran-PIutonium-Brennstoff sehr wichtig ist

Die gebildete Salpetersäurelösung kann durch herkömmliche Lösungsmittel-Extraktionsverfahren zur Wiedergewinnung des Urans und Plutoniums behandelt werden.

Bei einem Beispiel eines bevorzugten Verfahrens zur Verwirklichung der Erfindung wurden 60 g bestrahlter Kernbrennelementstifte mit Einphasen-Uran-PIutonium-Monokarbid, eingehüllt in Edelstahl, in Stücke von Halbzollänge zerhackt und bei 1000° C etwa drei Stungen lang unter einem Strom von Kohlendioxid mit atmosphärischem Druck erhitzt Die Kohlendioxid-Strömungsmenge betrug etwa 20 ml/min. Das Produkt wurde durch Röntgenstrahlung als Einphasen-Mischkristall (UPu)Ü2 bestimmt, wobei kein ermittelbares Karbid vorhanden war. Das Produkt war in 6-N-Salpetersäure löslich, abgesehen vom Spaltproduktschlamm.

Claims (1)

1. Patentanspruch: .

   Verfahren zur Umwandlung von in bestrahltem Kernbrennstoff enthaltenem Einphasen-Uran-Plutonium-Monokarbid in (UPu)Oj, dadurch gekennzeichnet, daß man den Brennstoff in Kohlendioxid auf eine Temperatur zwischen 1000 und 1100° C erhitzt.