RU2107959C1 - Method for cleaning uranium from plutonium - Google Patents
Method for cleaning uranium from plutonium Download PDFInfo
- Publication number
- RU2107959C1 RU2107959C1 RU96114480A RU96114480A RU2107959C1 RU 2107959 C1 RU2107959 C1 RU 2107959C1 RU 96114480 A RU96114480 A RU 96114480A RU 96114480 A RU96114480 A RU 96114480A RU 2107959 C1 RU2107959 C1 RU 2107959C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- uranium
- plutonium
- nitric acid
- solution
- purification
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
Landscapes
- Extraction Or Liquid Replacement (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемый способ предназначен для очистки возвратного высокообогащенного урана от плутония с целью дальнейшего его использования в качестве топлива реакторов на быстрых и тепловых нейтронах. The proposed method is intended for purification of highly enriched uranium from plutonium with a view to its further use as fuel for fast and thermal neutrons.
Этот уран из-за повышенного содержания в нем плутония (1 - 30 мк/кг урана) не может быть реализован как на внутреннем, так и на внешнем рынках. Предприятия, изготовляющие топливо и ТВС, предъявляют жесткие требования по содержанию плутония. Так, например, американские фирмы первоначально ограничили содержание плутония на уровне не более 1 мкг/кг, а позднее выставили условием содержание плутония в уране на уровне 0,1 мкг/кг. Due to the high content of plutonium in it (1 - 30 microns / kg of uranium), this uranium cannot be sold both on the domestic and foreign markets. Plants producing fuel and fuel assemblies have stringent requirements for plutonium content. So, for example, American firms initially limited the plutonium content to no more than 1 μg / kg, and later set the condition for the plutonium content in uranium at 0.1 μg / kg.
Таким образом, коэффициенты очистки урана от плутония должны быть более - 105.Thus, the coefficients of purification of uranium from plutonium should be more than - 10 5 .
Существующие экстракционные способы разделения урана и плутония растворами ТБФ в инертном разбавителе только за три экстракционных цикла очистки позволяют достигнуть коэффициентов очистки урана от плутония - 3 • 105 [1, 2].Existing extraction methods for the separation of uranium and plutonium with TBP solutions in an inert diluent in only three extraction purification cycles make it possible to achieve plutonium purification coefficients of 3 • 10 5 [1, 2].
Известен способ очистки урана от плутония экстракцией 30%-ным раствором трибутилфосфата при высокой степени насыщения экстрагента ураном, так как последнее способствует увеличению коэффициента очистки урана от плутония. Этот способ взят нами за прототип /3/. В соответствии с данным способом после операции совместной экстракции урана и плутония осуществляется промывка насыщенных по урану экстрактов раствором азотной кислоты, содержащим в качестве восстановителя для переведения плутония из экстрагируемого четырехвалентного состояния в неэкстрагируемое трехвалентное ионы двухвалентного железа. В качестве стабилизатора двухвалентного железа используется гидразин или сульфат-ион. С помощью ионов железа (II) в роли восстановителя на операции разделения урана и плутония по данной технологии удается получить коэффициенты очистки урана от плутония на уровне 104.A known method of purification of uranium from plutonium by extraction with a 30% solution of tributyl phosphate at a high degree of saturation of the extractant with uranium, since the latter helps to increase the coefficient of purification of uranium from plutonium. This method is taken by us as a prototype / 3 /. In accordance with this method, after the operation of joint extraction of uranium and plutonium, the uranium-saturated extracts are washed with a solution of nitric acid containing, as a reducing agent, for converting plutonium from the extracted tetravalent state to the non-extractable ferric ions. Hydrazine or sulfate ion is used as a stabilizer of ferrous iron. Using iron (II) ions as a reducing agent for the separation of uranium and plutonium using this technology, it is possible to obtain the coefficients of purification of uranium from plutonium at the level of 10 4 .
К недостаткам данного способа можно отнести недостаточную очистку урана от плутония несмотря на проведение процесса экстракции с высокой степенью насыщения экстрагента ураном и использования промывного раствора, содержащего в качестве восстановителя плутония (IV) ионы железа (II). The disadvantages of this method include the insufficient purification of uranium from plutonium despite the extraction process with a high degree of saturation of the extractant with uranium and the use of a washing solution containing iron (II) ions as a reducing agent for plutonium (IV).
Целью настоящего изобретения является повышение коэффициентов очистки урана от плутония до уровня 105 - 106 с получением концентрата урана (90 - 100 г/л) и содержанием плутония менее 1 мкг/кг урана.The aim of the present invention is to increase the coefficients of purification of uranium from plutonium to the level of 10 5 - 10 6 to obtain a uranium concentrate (90 - 100 g / l) and a plutonium content of less than 1 μg / kg of uranium.
Поставленная цель достигается тем, что проводят дополнительную промывку экстракта раствором 0,5 ± 0,1 моль/л азотной кислоты, содержащим по 0,5 - 1 г/л щавелевой и диэтилентриаминпентауксусной кислот. Нами установлено статическими (коэффициент распределения) и динамическими опытами с использованием лабораторной установки (коэффициент очистки), что совместное использование двух известных комплексообразователей приводит к достижению поставленной цели. This goal is achieved by the fact that they carry out an additional washing of the extract with a solution of 0.5 ± 0.1 mol / L nitric acid, containing 0.5-1 g / L of oxalic and diethylene triamine pentaacetic acids. We have established static (distribution coefficient) and dynamic experiments using a laboratory setup (purification coefficient) that the joint use of two well-known complexing agents leads to the achievement of this goal.
Сущность способа заключается в следующем. The essence of the method is as follows.
Раствор с концентрацией урана 100 - 150 г/л, плутония до 30 мг/кг урана, азотной кислоты 2,5 ± 0,5 моль/л дозируется в 10-ть ступень 16-ти ступенчатого экстракционного промывного блока. В 1-ю ступень поступает 30 % ТБФ и насыщается ураном. Экстракт последовательно промывается на 4-х ступенях 2 - 3 моль/л азотной кислотой, содержащей 1 - 2 г/л железа (II) и 2 - 5 г/л гидразина, а затем на 2-х ступенях раствором 0,5 моль/л азотной кислоты, содержащей по 0,5 - 1,0 г/л щавелевой и диэтилентриаминпентауксусной кислот. Расход промывных растворов меньше расхода экстрагента в 5 - 7 раз. A solution with a concentration of uranium of 100 - 150 g / l, plutonium up to 30 mg / kg of uranium, nitric acid 2.5 ± 0.5 mol / l is dosed in the 10th stage of the 16-stage extraction washing unit. In the 1st stage, 30% of TBP enters and is saturated with uranium. The extract is washed successively at 4 steps with 2 to 3 mol / L nitric acid containing 1 to 2 g / L of iron (II) and 2 to 5 g / L of hydrazine, and then at 2 steps with a solution of 0.5 mol / l of nitric acid containing 0.5 - 1.0 g / l of oxalic and diethylene triamine pentaacetic acids. The flow rate of washing solutions is 5-7 times less than the extractant flow rate.
Промытый экстрагент поступает на 12-ступенчатый блок для реэкстракции урана водой, а затем экстрагент поступает на промывку содой. На чертеже приведена принципиальная схема очистки урана от плутония. The washed extractant enters the 12-stage unit for re-extraction of uranium with water, and then the extractant enters the washing with soda. The drawing shows a schematic diagram of the purification of uranium from plutonium.
Пример 1. Example 1
Коэффициенты распределения плутония в зависимости от состава промывных растворов представлены в табл. 1. The distribution coefficients of plutonium depending on the composition of the washing solutions are presented in table. one.
Введение в водный раствор дополнительно к железу (II) ДТПА или щавелевой кислоты не изменяет коэффициент распределения плутония. В среде 3 моль/л HNO3 комплексы не образуются.The addition of DTPA or oxalic acid in addition to iron (II) in an aqueous solution does not change the distribution coefficient of plutonium. In a 3 mol / L HNO 3 medium, no complexes are formed.
При использовании водного раствора состава 0,5 моль/л азотной кислоты и по 1 г/л комплексона (опыты 4, 5) позволили получить почти равные коэффициенты распределения (0,015 - 0,02). When using an aqueous solution of a composition of 0.5 mol / L nitric acid and 1 g / L complexon (
Совместное использование комплексонов по 1 г/л (опыт 6) привело к снижению коэффициентов распределения в 5 - 7 раз. The combined use of complexones of 1 g / l (experiment 6) led to a decrease in distribution coefficients by 5–7 times.
При содержании плутония в опыте 50 мг/л концентрации H2C2O4 и ДТПА как по отдельности, так и вместе во много сотен раз превышают концентрацию плутония и синергетизм совместного использования нельзя объяснить только увеличением концентрации комплексообразующего реагента за счет второго. Использование двух реагентов приводит к образованию двойного комплекса, константа нестойкости которого много меньше, чем у индивидуальных комплексов.When the plutonium content in the experiment was 50 mg / L, the concentrations of H 2 C 2 O 4 and DTPA both individually and together are many hundreds of times higher than the concentration of plutonium and the synergism of sharing cannot be explained only by an increase in the concentration of the complexing reagent due to the second. The use of two reagents leads to the formation of a double complex, the instability constant of which is much less than that of individual complexes.
Выводы статических опытов по определению коэффициентов распределения плутония при экстракции 30 % ТБФ из водных растворов различного состава подтвердили опытами на экстракционной установке. Состав исходного раствора следующий: концентрацию урана 150 г/л, плутония 29 мг/кг крана, азотная кислота - 2,5 моль/г (пример 2). The conclusions of static experiments on determining the distribution coefficients of plutonium during the extraction of 30% TBP from aqueous solutions of various compositions were confirmed by experiments on an extraction unit. The composition of the initial solution is as follows: uranium concentration of 150 g / l, plutonium 29 mg / kg of tap, nitric acid - 2.5 mol / g (example 2).
Пример 2. Example 2
Коэффициенты очистки урана от плутония в зависимости от состава второго промывного раствора и количества ступеней представлены в табл. 2. The coefficients of purification of uranium from plutonium depending on the composition of the second wash solution and the number of steps are presented in table. 2.
Состав промывного раствора первой промывки следующий: - HNO3 2 моль/л, Fe2+ 1 г/л, гидразин 2,5 г/л, одинаковый во всех опытах. Состав промывного раствора дополнительной промывки следующий: азотная кислота 0,5 моль/г, щавелевая кислота 1 г/л (опыты 1 и 2) и дополнительно ДТПА 1 г/л (опыты 3 и 4).The composition of the washing solution of the first washing is as follows: -
Увеличение количества ступеней до 5 и 3 (опыт 2) по сравнению с опытом 1 не повышает коэффициенты очистки крана от плутония. Введение дополнительно в состав промывного раствора ДТПА (опыт 3) увеличило коэффициенты очистки урана от плутония в 8 - 10 раз, что вполне вытекает из выводом к примеру 1. Дополнительными исследованиями установлено, что снижение концентрации ДТПА до 0,5 г/л не уменьшает коэффициенты очистки урана от плутония. Снижение количества ступеней до первоначального (опыт 4) не повлияло на коэффициенты очистки. An increase in the number of steps to 5 and 3 (experiment 2) compared with experiment 1 does not increase the coefficient of purification of the valve from plutonium. The introduction of an additional DTPA wash solution (experiment 3) increased the purification coefficients of uranium from plutonium by 8–10 times, which follows completely from the conclusion of example 1. Additional studies found that reducing the concentration of DTPA to 0.5 g / l does not reduce the coefficients purification of uranium from plutonium. Reducing the number of steps to the initial (experiment 4) did not affect the cleaning coefficients.
Внедрение предлагаемого способа позволит производить глубокую очистку урана от плутония. The implementation of the proposed method will allow for deep cleaning of uranium from plutonium.
Список литературы:
1. Вдовенко В.М. Современная радиохимия, М.: Атомиздат, 1969, с. 459 - 465.Bibliography:
1. Vdovenko V.M. Modern radiochemistry, Moscow: Atomizdat, 1969, p. 459 - 465.
2. Химическая технология облучаемого ядерного горючего. Под ред. Шевченко В.Б. - М.: Атомиздат, 1971, с. 169 - 180. 2. Chemical technology of irradiated nuclear fuel. Ed. Shevchenko V.B. - M.: Atomizdat, 1971, p. 169 - 180.
3. Землянухин В. И. и др. Радиохимическая переработка ядерного топлива АЭС. - М.; Энергоатомиздат, 1989, с. 90 - 94. 3. Zemlyanukhin V. I. et al. Radiochemical processing of nuclear fuel of nuclear power plants. - M .; Energoatomizdat, 1989, p. 90 - 94.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96114480A RU2107959C1 (en) | 1996-07-19 | 1996-07-19 | Method for cleaning uranium from plutonium |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96114480A RU2107959C1 (en) | 1996-07-19 | 1996-07-19 | Method for cleaning uranium from plutonium |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2107959C1 true RU2107959C1 (en) | 1998-03-27 |
RU96114480A RU96114480A (en) | 1998-10-10 |
Family
ID=20183428
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU96114480A RU2107959C1 (en) | 1996-07-19 | 1996-07-19 | Method for cleaning uranium from plutonium |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2107959C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2727140C1 (en) * | 2020-01-28 | 2020-07-21 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Горно-химический комбинат" (ФГУП "ГХК") | Irradiated nuclear fuel extraction processing method |
-
1996
- 1996-07-19 RU RU96114480A patent/RU2107959C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Вдовенко В.М. Современная радиохимия. - М.: Атомиздат, 1969, с. 459 - 465. 2. Химическая технология облученного ядерного горючего, /Под ред. В.Б.Шевченко. - М.: Атомиздат, 1971, с. 169 - 180. 3. Землянухин В.И. и др. Радиохимическая переработка ядерного топлива АЭС. М.: Энергоатомиздат, 1989, с. 90 - 94. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2727140C1 (en) * | 2020-01-28 | 2020-07-21 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Горно-химический комбинат" (ФГУП "ГХК") | Irradiated nuclear fuel extraction processing method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Zhu | The separation of americium from light lanthanides by Cyanex 301 extraction | |
Korkisch et al. | Separation of thorium by anion exchange | |
US4704235A (en) | Decontamination of pressurized water reactors | |
RU2542868C2 (en) | Method of purifying uranium from natural uranium concentrate | |
Maeck et al. | Spectrophotometric extraction methods specific for uranium | |
CN107851470A (en) | The method for handling the aqueous solution of nitric acid as caused by dissolving spent nuclear fuel, this method carry out in single cycle and need not be related to the operation of reproducibility removing plutonium | |
CA1064707A (en) | Ferric ion as a scavenging agent in a solvent extraction process | |
US4496523A (en) | Process for separating the actinides and lanthanides present in the trivalent state in an acid aqueous solution | |
Anbar et al. | The exchange of hypochlorite and of hypobromite ions with water | |
RU2107959C1 (en) | Method for cleaning uranium from plutonium | |
CA1230806A (en) | Ceric acid decontamination of nuclear reactors | |
Hamaguchi et al. | Cation-exchange separation of scandium | |
Motojima et al. | Spectrophotometric Determination of Niobium and molybdenum with 8-Quinolinol in Uranium-Base Alloys | |
RU2249266C2 (en) | Method of extraction and recovery of purex-process refined product for spent nuclear fuel of nuclear power stations | |
US4880559A (en) | Ceric acid decontamination of nuclear reactors | |
CN116246812A (en) | Method for retaining plutonium in dirty solvent in neutral complexing agent eluting post-treatment process | |
RU2706212C1 (en) | Method for selective extraction of radionuclides from radioactive nitrate solutions | |
RU2727140C1 (en) | Irradiated nuclear fuel extraction processing method | |
Anwar et al. | Potentiometric determination of free acidity and uranium in uranyl nitrate solutions | |
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 | |
Shiokawa et al. | Chemical Effects Associated with the β-Decay Process. II. A Kinetic Study of the Chemical Behavior of 144Pr in the EDTA Complex System | |
Goldin et al. | Application of tributyl phosphate extraction to the determination of strontium-90 | |
RU2454740C1 (en) | Method for neptunium removal during separation of long-living radionuclides | |
Rufus et al. | Ion-exchange considerations in dilute chemical decontamination processes operated in the regenerative mode | |
US4311675A (en) | Maintaining reductive strip efficiency in uranium recovery processes |