RU1804652C - Reconditioning method for radiated fuel elements - Google Patents

Reconditioning method for radiated fuel elements

Info

Publication number
RU1804652C
RU1804652C SU894761527A SU4761527A RU1804652C RU 1804652 C RU1804652 C RU 1804652C SU 894761527 A SU894761527 A SU 894761527A SU 4761527 A SU4761527 A SU 4761527A RU 1804652 C RU1804652 C RU 1804652C
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
mol
solution
extraction
diluent
hydrocarbon
Prior art date
Application number
SU894761527A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Григорьевич Дзекун
Александр Николаевич Машкин
Владимир Дмитриевич Мельников
Борис Яковлевич Зильберман
Юрий Степанович Федоров
Анна Константиновна Нардова
Original Assignee
Производственное объединение "МАЯК"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Производственное объединение "МАЯК" filed Critical Производственное объединение "МАЯК"
Priority to SU894761527A priority Critical patent/RU1804652C/en
Application granted granted Critical
Publication of RU1804652C publication Critical patent/RU1804652C/en

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Extraction Or Liquid Replacement (AREA)

Abstract

Сущность изобретени : за счет вывода сильнокислого и слабокислого промывных растворов на дополнительную экстракционную операцию стабильный цирконий выводитс  в низкоактивный поток. Содержание азотной кислоты в зоне экстракта более 7,4 моль/ль. 1 ил., 4 табл.SUMMARY OF THE INVENTION: Due to the withdrawal of the strongly acidic and slightly acidic wash solutions for an additional extraction operation, stable zirconium is discharged into a low active stream. The nitric acid content in the extract zone is more than 7.4 mol / l. 1 ill., 4 tab.

Description

Изобретение относитс  к области регенерации облученного  дерного горючего (ОЯГ), ъ частности к экстракционным процессам переработки облученных твэлов АЭС.The invention relates to the field of regeneration of irradiated nuclear fuel (SNF), in particular, to extraction processes for processing irradiated fuel elements of nuclear power plants.

;: Цель изобретени  - локализаци  трити  в значительно меньшем (в 1,6-2,0 раза) объеме высокоактивного рафината, а также упрощение его дальнейшей переработки за счет вывода из него макроколичеств стабильного циркони . Отсутствие циркони  в высокоактивных рафинатах позволит в 5-10 раз (по сравнению с существующим выпарным процессом) увеличить степень их упа- ривани  без риска выпадени  осадков.;: The purpose of the invention is the localization of tritium in a significantly smaller (1.6-2.0 times) volume of highly active raffinate, as well as the simplification of its further processing by removing macro amounts of stable zirconium from it. The absence of zirconium in highly active raffinates will make it possible to increase their evaporation by 5–10 times (compared with the existing evaporation process) without the risk of precipitation.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что экстракцию актинидов из растворов облученных твэлов ВВЭР провод т при содержании азотной кислоты в экстракционнойThis goal is achieved in that the extraction of actinides from solutions of irradiated fuel elements of VVER is carried out at a content of nitric acid in the extraction

зоне более 4,7 моль/л, а промывные растворы без объединени  е высокоактивными ра- финатами вывод т на дополнительную экстракционную операцию. При этом весь тритий оказываетс  локализационным в ограниченном объеме, равном объему исходного раствора, а более 90% стабильного циркони  выводитс  в низкоактивный раствор , позвол   подвергать высокоактивный рафинат упарке более чем в 100 раз без риска выпадени  осадков.a zone of more than 4.7 mol / L, and washings without combining with highly active raffins are removed for an additional extraction operation. Moreover, all tritium is localized in a limited volume equal to the volume of the initial solution, and more than 90% of stable zirconium is discharged into a low-active solution, allowing the highly active raffinate to be evaporated more than 100 times without the risk of precipitation.

Указанное содержание азотной кислоты в зоне экстракции более 4,7 моль/л в совокупности с выводом сильнокислого и слабокислого промывных растворов в отдельный поток обеспечивает согласно способу вывод циркони  более чем на 90% в низкоактивный раствор, сокращение объема высокоактивного тритийсодержащегоThe specified content of nitric acid in the extraction zone of more than 4.7 mol / l, together with the withdrawal of strongly acid and weakly acid wash solutions into a separate stream, provides, according to the method, the withdrawal of zirconium by more than 90% into a low-active solution, reducing the volume of highly active tritium-containing

0000

оabout

4 О СЛ Ю4 ABOUT

ыs

рафината в 1,6-2,0 раза и тем самым достижени  цели изобретени .raffinate 1.6-2.0 times and thereby achieve the object of the invention.

Способ переработки облученных твэлов ВВЭР по сн етс  с помощью технологической схемы, представленной на чертеже.A method for processing irradiated WWER fuel rods is explained using the flow chart shown in the drawing.

Экстракци  актинидов и промывка экстракта осуществл етс  в экстракционном аппарате 1, состо щем из шестнадцати экстракционных ступеней. Операци  экстракции проводитс  на дес ти ступен х. Экстрагент 2 (30%-ный раствор ТБФ в углеводородном разбивателе) подаетс  в первую ступень, исходный водный раствор 3 облученных твэлов ВВЭР - в дес тую. В тринадцатую ступень поступает сильнокислый промывной раствор 4, а в шестнадцатую - слабокислый 5. Из первой ступени аппарата 1 выходит высокоактивный рафи- нат 6, из одиннадцатой и четырнадцатой ступеней - сильно и слабокислый промывные растворы 7, 8, а из шестнадцатой промытый экстракт актинидов 9. Промывные растворы 7, 8 направл ютс  на дополнительную операцию экстракции, осуществл емую в экстракционном аппарате 10, состо щем из дев ти экстракционных ступеней . Объединенные промывные растворы 11 поступают в седьмую ступень экстракционного аппарата 10. В первую ступень этого же аппарата подаетс  экстрагент 12, в шестую - концентрированна  азотна  кислота 13, в дев тую - слабокислый промывной раствор 14. Из первой ступени аппарата 10 выходит низкоактивный рафинат 15, а из дев той - экстракт 16, который объедин етс  с экстрактом 9, выход щим из аппаратаExtraction of actinides and washing of the extract is carried out in the extraction apparatus 1, which consists of sixteen extraction stages. The extraction operation is carried out in ten steps. Extractant 2 (30% TBP solution in a hydrocarbon breaker) is supplied to the first stage, the initial aqueous solution of 3 irradiated WWER fuel rods to the tenth. A strongly acidic wash solution 4 enters the thirteenth step, and a weakly acid solution 5 goes to the sixteenth. A highly active raffinate 6 comes out of the first stage of the apparatus 1, a strongly and weakly acid wash solutions 7, 8 are released from the eleventh and fourteenth, and washed actinide extract is from the sixteenth. The washing solutions 7, 8 are directed to an additional extraction operation carried out in an extraction apparatus 10 consisting of nine extraction stages. The combined washing solutions 11 enter the seventh stage of the extraction apparatus 10. Extractant 12 is supplied to the first stage of the same apparatus, concentrated nitric acid 13 to the sixth, and weakly acidic washing solution 14 to the ninth. Low-level raffinate 15 leaves the first stage of the apparatus 10, and of the ninth, extract 16, which combines with extract 9 exiting the apparatus

1..1..

Технологический процесс осуществл етс  следующим образом. Соотношение потоков экстрагент: исходный раствор поддерживаетс  на уровне более 2,5, что обеспечивает содержание азотной кислоты в экстракционной зоне аппарата 1 более 4,7 моль/л, При такой кислотности происходит эффективна  экстракци  циркони  вместе с актинидами в органическую фазу. В высокоактивный рафинат 6 попадает 3-7% циркони  от его содержани  в исходном растворе 3.The process is carried out as follows. The ratio of the extractant: initial solution streams is maintained at a level of more than 2.5, which ensures that the nitric acid content in the extraction zone of apparatus 1 is more than 4.7 mol / l. With this acidity, zirconium together with actinides is effectively extracted into the organic phase. 3-7% of zirconium from its content in the initial solution 3 enters the highly active raffinate 6.

При отмывке экстракта сильно- и слабокислыми растворами 7 и 8 цирконий вымываетс  из органической фазы и с потоком 11 поступает на дополнительный аппарат 10. где осуществл етс  экстракци  и промывка той части актинидов, которые поступили с промывными растворами 7 и 8. Кислотный режим, поддерживаемый в аппарате 10 (3 моль/л азотной кислоты в зоне экстракции), позвол ет сбросить весь цирконий в низкоактивный рафинат 15.When the extract is washed with strongly and weakly acid solutions 7 and 8, zirconium is washed out of the organic phase and flows to an additional apparatus 10 with a stream 11. Where the part of actinides that were supplied with the washing solutions 7 and 8 is extracted and washed, the acid regime is maintained in apparatus 10 (3 mol / L nitric acid in the extraction zone), allows all zirconium to be dumped into the low-activity raffinate 15.

П р и м е р 1. Исходный раствор, имитирующий по составу раствор после растворени  твэлов ВВЭР, подавали в дес тую ступень экстракционного аппарата 1. Экстракты промывали на 3 ступен х сильнокислой и 3 ступен х слабокислой промывки растворами азотной кислоты. Промывные растворы после промывки экстракта 7, 8 направл ли в аппарат дополнительной экстракции 10. Параллельно проводили опыт по технологической схеме-прототипу. Исходные услови  дли обеих схемы были одинаковые . Составы и расходы технологических продуктов представлены в табл.1. При этомEXAMPLE 1 An initial solution simulating the composition of a solution after dissolving WWER fuel rods was fed to the tenth stage of extraction apparatus 1. The extracts were washed in 3 steps of strongly acidic and 3 steps of weakly acidic washing with nitric acid solutions. The washing solutions after washing the extract 7, 8 were sent to an additional extraction apparatus 10. In parallel, an experiment was carried out according to the prototype technological scheme. The initial conditions for both schemes were the same. The compositions and costs of technological products are presented in table 1. Wherein

содержание азотной кислоты в ступен х 3-8 аппарата 1 в способе-прототипе составило 3,90-3,94 моль/л, в то врем  как в техническом решении содержание азотной кислоты составило 4,76-4,84 моль/л, т.е. такое, которое обеспечивает повышенную экстракцию циркони .the nitric acid content in steps 3-8 of apparatus 1 in the prototype method was 3.90-3.94 mol / l, while in the technical solution the nitric acid content was 4.76-4.84 mol / l, t .e. one that provides increased zirconium extraction.

П р и м е р 2, Экстракци  циркони  в схеме с отрывом промывной зоны сущест-.PRI me R 2, Extraction of zirconium in the scheme with a separation of the wash zone is.

венно зависит от концентрации азотной кислоты в экстракционной зоне.It depends on the concentration of nitric acid in the extraction zone.

В табл.2 приведены данные по выходу циркони  в высокоактивный рафинат 6 и промывной сильнокислый раствор 7 в зависимости от концентрации азотной кислоты в экстракционной зоне.Table 2 shows the data on the release of zirconium into highly active raffinate 6 and washing strongly acid solution 7, depending on the concentration of nitric acid in the extraction zone.

Различное содержание азотной кислоты при одинаковом ее содержании в исходном растворе (3 моль/л) и промывныхDifferent nitric acid contents with the same content in the initial solution (3 mol / l) and washings

растворах (4 моль/л и 0,5 моль/л) в данном случае обеспечивалось изменением соотношени  потоков органической и водной фаз (снижение расхода экстрагента). Насыщение органической фазы ураном на выходе изsolutions (4 mol / L and 0.5 mol / L) in this case was provided by changing the ratio of the flows of the organic and aqueous phases (reducing the consumption of extractant). Saturation of the organic phase with uranium at the exit from

аппарата во всех случа х поддерживалосьapparatus in all cases supported

на уровне 94-96 г/л. Снижение кислотности в экстракционной зоне приводит к увеличению выхода циркони  в высокоактивный рафинат 6. Увеличение кислотности вat the level of 94-96 g / l. A decrease in acidity in the extraction zone leads to an increase in the yield of zirconium in the highly active raffinate 6. An increase in acidity in

экстракционной зоне от 4,7 моль/л, вплоть до 19 моль/л, обеспечивает вывод циркони  более чем на 90% в сильнокислую промывку 7 и на 3-7% в высокоактивный рафинат 6 (табл.3). В способе-прототипе 100% циркони ,  выводитс  в высокоактивный рафинат 6.the extraction zone from 4.7 mol / l, up to 19 mol / l, provides the withdrawal of zirconium by more than 90% in strongly acid washing 7 and 3-7% in highly active raffinate 6 (table 3). In the prototype method, 100% zirconium is excreted in highly active raffinate 6.

Верхний предел кислотности 19 моль-л - максимально возможна  концентраци  азотной кислоты при таком содержании ура- на.The upper limit of acidity is 19 mol-L - the maximum possible concentration of nitric acid with such a uranium content.

Сброс циркони  в рафинат в пределах 3-7% от поступившего на операцию экстракции с исходным раствором не оказывает существенного вли ни  на кратность последующего упаривани  высокоактивного рафината , который при таком содержании циркони  может быть упарен более чем в 100 раз. Содержание циркони  в высокоактивном рафинате свыше 3-7% значительно снижает кратность упаривани  рафината, поскольку приводит к выпадению осадков на основе циркони .The discharge of zirconium into the raffinate within 3-7% of the extraction obtained with the initial solution does not significantly affect the rate of subsequent evaporation of the highly active raffinate, which can be evaporated more than 100 times at this zirconium content. The zirconium content in the highly active raffinate of more than 3-7% significantly reduces the multiplicity of evaporation of the raffinate, since it leads to precipitation based on zirconium.

П р и м е р 3. Экстракци  циркони  в услови х дополнительного аппарата 10 так- же в значительной степени зависит от кислотного режима. Предложенна  структура дополнительных ступеней с промывкой экстракта 0,5 моль/л азотной кислоты 14 и лод- кислением в зоне экстракции 13, с кислотностью выход щего рафината пор дка 3 моль/л позвол ет сбросить практически весь цирконий в слабоактивный рафинат 15. В табл.4 приведены балансы распределени  циркони  дл  способа-про- тотипа и дл  предложенного способа.EXAMPLE 3. Extraction of zirconium under the conditions of the additional apparatus 10 also largely depends on the acid regime. The proposed structure of additional steps with washing the extract with 0.5 mol / L of nitric acid 14 and loxidation in the extraction zone 13, with an acidity of the output raffinate of the order of 3 mol / L, allows dumping almost all zirconium into a weakly active raffinate 15. In table. 4 shows the zirconium distribution balances for the prototype method and for the proposed method.

Claims (1)

Формула изобретени The claims Способ переработки облученных твэ- лов, включающий последовательно экстракцию зктинидов растворо.м трибутил- фосфата в углеводородном разбавителе, двухзональную сильно-и слабокислую промывки экстракта, резкстракцию актинидов, отличаю щи й-с  тем, что, с целью сокращени  объема высокоактивного три- тийсодержащего рафината и упрощени  процесса дальнейшей переработки высокоактивного рафината за счет увеличени  кратности его упаривани  вследствие вывода стабильного циркони  в низкоактивный раствор , экстракцию провод т при содержании азотной кислоты в зоне экстракции более 4,7 моль/л, а двухзональную сильно- и слабокислую промывки вывод т отдельными потоками на дополни-тельную экстракционную операцию дл  вывода стабильного циркони  в низкоактивный поток.A method of processing irradiated fuel elements, including sequentially extracting zctinides of a solution of tributyl phosphate in a hydrocarbon diluent, two-zone strong and weakly acidic washing of the extract, sharpening of actinides, characterized in that, in order to reduce the volume of highly active tritium-containing raffinate and simplification of the process of further processing of highly active raffinate by increasing the rate of evaporation due to the withdrawal of stable zirconium in a low-active solution, extraction is carried out at a content and nitric acid in the extraction zone of more than 4.7 mol / L, and the two-zone strong and weak acid washings are withdrawn in separate streams for an additional extraction operation to withdraw stable zirconium to the low active stream. Таблица 1Table 1 ототип Исходный растворototype stock solution ЭкстрагентExtractant СильнокислыйStrongly acid промывнойflushing растворsolution СлабокислыйSlightly acidic промывнойflushing растворsolution U - 270 г/л;1,0 НН05 - 3 ноль/л; Zr- - 1 г/л;U - 270 g / l; 1.0 HH05 - 3 zero / l; Zr- - 1 g / l; Тс - 100 мг/л и другие примесиTc - 100 mg / l and other impurities 30% ТБФ в углеводород-3,0 ном разбавителе30% TBP in a hydrocarbon 3.0 diluent k,0 моль/л0,3-0,5 0,5 моль/л 0,3-0,5k, 0 mol / L 0.3-0.5 0.5 mol / L 0.3-0.5 ппарат 1. Исходный растворapparatus 1. Stock solution ЭкстрагентExtractant СильнокислыйStrongly acid промывной flushing растворsolution СлабокислыйSlightly acidic промывнойflushing растворsolution парат 10 ЭкстрагентParat 10 Extractant Промывной растворWash solution U - 270 г/л;1,0 1Ш03 - 3 моль/л; Zr - 1 г/л; Тс - 100 мг/лU - 270 g / l; 1.0 1 Ш03 - 3 mol / l; Zr - 1 g / l; Tc - 100 mg / l 30 ТБФ о углеводород-2,6 ном разбавителе30 TBP on a hydrocarbon 2.6 diluent 1|,0 моль/л0,3-0,5 0,5 моль/л 0,3-0,51 |, 0 mol / L 0.3-0.5 0.5 mol / L 0.3-0.5 30% ТБФ в углеводород-О,1 ном разбавителе30% TBP in hydrocarbon-O, 1 nom diluent 0,5 моль/л0,06 12 моль/л 0,10.5 mol / L 0.06 12 mol / L 0.1 Таблица 2table 2 Таблица 3Table 3 Таблица 4Table 4
SU894761527A 1989-10-03 1989-10-03 Reconditioning method for radiated fuel elements RU1804652C (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU894761527A RU1804652C (en) 1989-10-03 1989-10-03 Reconditioning method for radiated fuel elements

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU894761527A RU1804652C (en) 1989-10-03 1989-10-03 Reconditioning method for radiated fuel elements

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU1804652C true RU1804652C (en) 1993-03-23

Family

ID=21480779

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU894761527A RU1804652C (en) 1989-10-03 1989-10-03 Reconditioning method for radiated fuel elements

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU1804652C (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Громов Б.В., Савельева В.И., Шевченко В.В. Химическа технологи облученного дерного топлива. - М.: Энергоатомиздат, 1983. Земл нухин В.И., Иль ненко Е.И., Кондратьев А.Н. и др. Радиохимическа переработка дерного топлива АЭС, - М.: Энергоатомиздат, 1983. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2400841C2 (en) Improved purex method and use thereof
RU2558332C2 (en) Method of treating spent nuclear fuel without need for reductive re-extraction of plutonium
Adnet et al. Development of new hydrometallurgical processes for actinide recovery: GANEX concept
JP2001522053A (en) Reprocessing of nuclear fuel
RU98117069A (en) METHOD FOR PROCESSING SPENT NUCLEAR FUEL
Natarajan Reprocessing of spent fast reactor nuclear fuels
CN85105352B (en) Method for Separating Actinides from Radioactive Waste Liquid
US4229421A (en) Purification of plutonium
RU1804652C (en) Reconditioning method for radiated fuel elements
CN106555054A (en) A kind of separation and recovery method of thorium and uranium
JPH0217902A (en) Extraction of solvent and solvent extraction/reactor
US3962401A (en) Method of recovering neptunium from spent nuclear fuel
US4787979A (en) Liquid-liquid extraction process
Zhaowu et al. Uranium/plutonium and uranium/neptunium separation by the Purex process using hydroxyurea
JPS63198897A (en) Method particularly used for reprocessing irradiated nuclear fuel in order to separate technetium existing in organic solvent together with one kind or more of other metal such as zirconium and uranium or plutonium
US5057289A (en) Process for the separation of uranium from a radioactive feed solution containing technetium
RU2012075C1 (en) Method of processing of irradiated fuel of atomic power plants
JP3310765B2 (en) High-level waste liquid treatment method in reprocessing facility
RU2066489C1 (en) Method of reducing separation of neptunium and plutonium
US6444182B1 (en) Nuclear fuel reprocessing using hydrophilic substituted hydroxylamines
Volk et al. New technology and hardware for reprocessing spent nuclear fuel from thermal reactors
RU2454740C1 (en) Method for neptunium removal during separation of long-living radionuclides
US4374762A (en) Process for the removal of tritium from the product solutions obtained by the Purex process
RU2200993C2 (en) Method for recovery of irradiated thorium materials
WO1999062824A1 (en) Nuclear fuel reprocessing