RU2490735C2 - Способ подготовки растворов переработки оят, содержащих комплексообразующие вещества, для экстракционного извлечения многовалентных актинидов - Google Patents
Способ подготовки растворов переработки оят, содержащих комплексообразующие вещества, для экстракционного извлечения многовалентных актинидов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2490735C2 RU2490735C2 RU2011147408/07A RU2011147408A RU2490735C2 RU 2490735 C2 RU2490735 C2 RU 2490735C2 RU 2011147408/07 A RU2011147408/07 A RU 2011147408/07A RU 2011147408 A RU2011147408 A RU 2011147408A RU 2490735 C2 RU2490735 C2 RU 2490735C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- solution
- nuclear fuel
- extraction
- spent nuclear
- complexing agents
- Prior art date
Links
Landscapes
- Extraction Or Liquid Replacement (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области переработки отработавшего ядерного топлива. Способ подготовки растворов переработки ОЯТ, содержащих комплексообразующие вещества, для экстракционного извлечения многовалентных актинидов при подавлении действия комплексообразователей, состоит из введения в раствор азотнокислых растворов переходных металлов, связывающих комплексообразующие примеси более прочно, чем плутоний. В качестве комплексообразователей в растворе могут содержаться щавелевая, меллитовая и другие многоосновные кислоты и оксикислоты, ДТПА и ЭДТА. В качестве вводимых связующих используют азотнокислые растворы молибдена и/или циркония, в том числе раствор ОЯТ на основе уран-молибденовых сплавов, вводимых в эквимолярных или близких к ним количествах по отношению металл: комплексообразователь. Изобретение позволяет проводить экстракционное извлечение многовалентных актинидов из растворов переработки ОЯТ, содержащих комплексообразующие вещества, с применением неразрушающих методов и без сильного изменения реагентной среды. 5 н.п. ф-лы.
Description
Изобретение относится к области переработки отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) и может быть использовано при подготовке растворов переработки ОЯТ, содержащих комплексообразующие вещества, для экстракционного извлечения многовалентных актинидов.
При переработке ОЯТ образуется достаточно большое количество производственных растворов, содержащих комплексообразователи, которые либо образовались при растворении ОЯТ, например, карбидного ОЯТ, либо были введены в процесс для разделения компонентов, в частности, диэтилентриаминпентауксусная кислота (ДТПА) или этилендиаминтетрауксусная кислота (ЭДТА), либо образовались после осаждения элементов, например, после оксалатного осаждения плутония.
Эти вещества образуют прочные комплексы с плутонием, что делает невозможной переработку таких растворов без обработки или подготовки, ликвидирующей комплексующее действие этих веществ.
Обычным методом подготовки этих растворов перед проведением экстракции актинидов с помощью разбавленного трибутилфосфата (ТБФ) (Пурекс-процесс) является окислительная обработка для глубокого разрушения комплексообразователей, которая проводится, как правило, в присутствии катализаторов. В частности, известен способ разрушения оксалат-иона в маточных растворах после осаждения плутония путем длительного нагревания (кипячения) раствора в присутствии марганца(П) в качестве катализатора (Колтунов B.C. Кинетика и механизм окисления щавелевой кислоты азотной кислотой в присутствии ионов Mn2+. Кинетика и Катализ, 1968, т.9, №5, с.1034-1041).
Для разрушения ДТПА или ЭДТА практически нет удовлетворительных простых способов, и их вредное действие подавляется сильным подкислением раствора (Ровный С.И., Неделина Л.В., Тараканов В.М. и др. Об особенностях разделения плутония и нептуния в условиях переработки отработавшего ядерного топлива на комплексе РТ-1. / Радиохимия. 1998. т.40, №4. с.331-335).
Наиболее близким к предлагаемому является способ подготовки раствора высоковыгоревшего карбидного смешанного уран-плутониевого ОЯТ озонированием для экстракционного извлечения многовалентных актинидов (Natarajan R. Reprocessing of FBTR mixed carbide fuel - some process chemistry aspects. Proc. 16th Ann. Conf. Ind. Nucl. Soc. INSAC-2005. Mumbai, 2005. Paper IT_21.). В этом процессе, который принимается за прототип, роль катализатора играет растворенный осколочный церий.
Недостатком этого способа является не только необходимость глубокого разрушения меллитовой, щавелевой и других многоосновных карбоновых кислот и оксикислот, но и переход плутония(IV) в менее экстрагируемое состояние плутоний(VI), что требует проведения дополнительной окислительно-восстановительной обработки.
Изобретением решается задача подготовки растворов переработки ОЯТ, содержащих комплексообразующие вещества, для экстракционного извлечения многовалентных актинидов, с применением неразрушающих методов и без сильного изменения реагентной среды.
Для достижения названного технического результата в вышеуказанном способе предлагается проводить подготовку растворов переработки ОЯТ, содержащих комплексообразующие вещества, для экстракционного извлечения многовалентных актинидов, в том числе из растворов после растворения ОЯТ на основе карбидов металлов, путем введения в экстракционный процесс азотнокислых растворов переходных металлов, связывающих мешающие примеси более сильно, чем плутоний. При этом в качестве добавок используются азотнокислые растворы молибдена и/или циркония, в том числе раствор ОЯТ на основе уран-молибденовых сплавов. При этом "гасимыми" комплексообразователями являются щавелевая, меллитовая и другие многоосновные кислоты и оксикислоты, ДТПА и ЭДТА. К ним относится также маточный раствор от оксалатного осаждения плутония без обработки или после нее. Порядок смешения растворов с реагирующими компонентами является произвольным, т.е. связующие вещества вводятся в исходный раствор и/или в любую зону головного экстрактора, в эквимолярных или близких к ним количествах по отношению к комплексообразователям.
Отличительным признаком предложенного способа является применение многовалентных переходных металлов, обладающих способностью связывать указанные выше комплексообразователи в соединения более прочные, чем их комплексы с плутонием, причем для этих целей могут использоваться подходящие по составу производственные растворы.
В частности, окислительная каталитическая обработка оксалатных маточных растворов разрушает только свободную щавелевую кислоту, тогда как для разрушения комплексов плутония систему приходится сильно подкислять азотной кислотой. Этого не требуется, если ввести в раствор 0,5-1 г/л Zr; тогда Pu легко экстрагируется при естественной кислотности маточного раствора 2 моль/л.
Аналогичный эффект наблюдается в случае экстракции макроколичеств плутония из его реэкстракта 1-го цикла, содержащего ДТПА. Вместо подкисления этого раствора до 3,5-4 моль/л HNO3 можно в процессе экстракции Pu при 1,5 моль/л HNO3 после извлечения основной массы плутония ввести в раствор необходимое количество Zr, и произвести доизвлечение Pu. Можно также сразу ввести Zr в исходный раствор.
При переработке ОЯТ на основе карбида урана наилучшим решением является введение соединений молибдена для связывания меллитовой и других многоосновных кислот, образующихся в результате растворения карбидного ОЯТ. Для этих целей может быть использован раствор ОЯТ на основе уран-молибденового сплава.
Таким образом, упрощается переработка растворов ОЯТ сложного состава и утилизация производственных хвостовых растворов.
Возможность осуществления заявляемого технического решения подтверждается следующими примерами.
Пример 1.
При экстракционной утилизации маточных растворов от оксалатного осаждения плутония, содержащих 50-100 мг/л Pu и 10 г/л H2C2O4 в 2 моль/л HNO3, коэффициент распределения Pu в 30% ТБФ равен 0,2. При смешении этого раствора с раствором ОЯТ АМБ на основе уран-молибденового сплава, содержащего 150 г/л U, 1 г/л Pu и 13,5 г/л Mo в 5 моль/л HNO3, из расчета Mo:H2C2O4=1 (1,35 объема оксалатного маточного раствора на 1 объем раствора ОЯТ АМБ) получают раствор, содержащий 64 г/л U, ~0,5 г/л Pu и 5,7 г/л Mo в 3,3 моль/л HNO3. Последний направляют на переработку в Пурекс-процесс, причем остаточное содержание Pu в рафинате составляет не более 1 мг/л, а U не более 10 мг/л. Одновременно исключается образование осадков на основе Мо.
Пример 2.
Раствор ОЯТ на основе карбида урана, содержащий 50 г/л U, 0,5 г/л Pu и другие элементы в 5 моль/л HNO3, не может быть переработан без подготовки ввиду низкого коэффициента распределения Pu. Этот раствор смешивают с раствором ОЯТ АМБ на основе уран-металлического сплава (см. Пример 1) из расчета 3:1 по объему, после чего объединенный раствор направляют в Пурекс-процесс, причем остаточное содержание Pu в рафинате составляет не более 1 мг/л, а U не более 5 мг/л.
Пример 3.
При экстракционной утилизации обработанных маточных растворов от оксалатного осаждения плутония, содержащих 50-100 мг/л Pu а также 1,5 г/л ДТПА и 0,5 г/л H2C2O4 в 2 моль/л HNO3, неизвлекаемый остаток составляет 25 мг/л Pu. При смешении этого раствора с раствором ОЯТ ВВЭР с выгоранием 40 ГВт*сут/т, содержащего 300 г/л U, 2,7 г/л Pu, а также 1 г/л Zr, 0,6 г/л Mo и другие элементы, в 3 моль/л HNO3, по балансу процесса переработки получают раствор, содержащий 250 г/л U и ~2,5 г/л Pu в 3 моль/л HNO3. Последний направляют на переработку в Пурекс-процесс, причем остаточное содержание Pu в рафинате составляет не более 1 мг/л, а U не более 10 мг/л.
Пример 4.
На аффинажную экстракцию поступает реэкстракт плутония из 1-го цикла Пурекс-процесса, содержащий 5 г/л Pu, 1,5 моль/л HNO3 и 1,5 г/л ДТПА. После окислительно-восстановительной обработки раствора степень окисления элементов Pu+4 и Np+5. При экстракции в 30% ТБФ коэффициент распределения Pu в последовательных контактах составляет 0,77; 0,68; 0,58; 0,29; 0,11. Неизвлекаемый остаток Pu составляет 0,28 г/л. После добавления к этому раствору 3 г/л Zr коэффициент распределения Pu возрастает до 5,3, что соответствует табличному значению, а неизвлекаемый остаток снижается до 3 мг/л.
Claims (6)
1. Способ подготовки растворов переработки ОЯТ, содержащих комплексообразующие вещества, для экстракционного извлечения многовалентных актинидов, включающий подавление действия комплексообразователей, отличающийся тем, что процесс подготовки растворов осуществляют путем введения азотнокислых растворов переходных металлов, связывающих комплексообразующие примеси более прочно, чем плутоний.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве вводимых связующих компонентов используют азотнокислые растворы молибдена и/или циркония, в том числе раствор ОЯТ на основе уран-молибденовых сплавов.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что связующие вещества вводят в исходный раствор и/или в любую зону головного экстрактора в эквимолярных или близких к ним количествах по отношению к комплексообразователям.
4. Способ по п.3, отличающийся тем, что в качестве комплексообразователей в растворе содержатся щавелевая, меллитовая и другие многоосновные кислоты и оксикислоты, ДТПА и ЭДТА.
5. Способ по п.4, отличающийся тем, что раствором с комплексующими веществами является маточный раствор от оксалатного осаждения плутония.
6. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что при экстракции макроколичеств плутония из растворов переработки ОЯТ, содержащих ДТПА, раствор циркония вводят в середину зоны экстракции после извлечения "свободного" плутония.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011147408/07A RU2490735C2 (ru) | 2011-11-22 | 2011-11-22 | Способ подготовки растворов переработки оят, содержащих комплексообразующие вещества, для экстракционного извлечения многовалентных актинидов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011147408/07A RU2490735C2 (ru) | 2011-11-22 | 2011-11-22 | Способ подготовки растворов переработки оят, содержащих комплексообразующие вещества, для экстракционного извлечения многовалентных актинидов |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2011147408A RU2011147408A (ru) | 2013-05-27 |
| RU2490735C2 true RU2490735C2 (ru) | 2013-08-20 |
Family
ID=48789120
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011147408/07A RU2490735C2 (ru) | 2011-11-22 | 2011-11-22 | Способ подготовки растворов переработки оят, содержащих комплексообразующие вещества, для экстракционного извлечения многовалентных актинидов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2490735C2 (ru) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1990005115A1 (en) * | 1988-11-01 | 1990-05-17 | Earl Philip Horwitz | Phosphonic acids and their uses in separation |
| RU2080666C1 (ru) * | 1993-07-27 | 1997-05-27 | Научно-производственное объединение "Радиевый институт им.В.Г.Хлопина" | Способ обработки высокоактивных азотнокислых рафинатов от регенерации топлива аэс |
| EP2095372B1 (fr) * | 2006-10-23 | 2010-03-17 | Commissariat à l'Energie Atomique | Separation groupee des actinides a partir d'une phase aqueuse fortement acide, utilisant un extractant solvatant en milieu relargant |
-
2011
- 2011-11-22 RU RU2011147408/07A patent/RU2490735C2/ru active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1990005115A1 (en) * | 1988-11-01 | 1990-05-17 | Earl Philip Horwitz | Phosphonic acids and their uses in separation |
| RU2080666C1 (ru) * | 1993-07-27 | 1997-05-27 | Научно-производственное объединение "Радиевый институт им.В.Г.Хлопина" | Способ обработки высокоактивных азотнокислых рафинатов от регенерации топлива аэс |
| EP2095372B1 (fr) * | 2006-10-23 | 2010-03-17 | Commissariat à l'Energie Atomique | Separation groupee des actinides a partir d'une phase aqueuse fortement acide, utilisant un extractant solvatant en milieu relargant |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2011147408A (ru) | 2013-05-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5802660B2 (ja) | 使用済み核燃料の改善された処理方法 | |
| Herbst et al. | Standard and advanced separation: PUREX processes for nuclear fuel reprocessing | |
| RU2544716C2 (ru) | Способ селективного извлечения америция из азотнокислой водной фазы | |
| RU2558332C2 (ru) | Способ переработки отработанного ядерного топлива, не требующий восстановительной реэкстракции плутония | |
| US20080224106A1 (en) | Process for treating compositions containing uranium and plutonium | |
| JP6688873B2 (ja) | 単一のサイクルで、プルトニウムの還元逆抽出を伴う操作を全く必要としない、使用済み核燃料の溶解から生じる硝酸水溶液の処置のための方法 | |
| Mokhine et al. | Recovery of uranium from residue generated during Mo-99 production, using organic solvent extraction | |
| RU2762634C2 (ru) | Несимметричные n,n-диалкиламиды, в частности используемые для отделения урана(vi) от плутония(iv), их синтез и применение | |
| Natarajan | Reprocessing of spent fast reactor nuclear fuels | |
| JPH0518076B2 (ru) | ||
| RU2454742C1 (ru) | Способ переработки оят аэс | |
| RU2490735C2 (ru) | Способ подготовки растворов переработки оят, содержащих комплексообразующие вещества, для экстракционного извлечения многовалентных актинидов | |
| RU2514947C2 (ru) | Способ реэкстракции плутония из органического раствора трибутилфосфата | |
| RU2454741C1 (ru) | Способ переработки облученного ядерного топлива атомных электростанций | |
| JPH0453277B2 (ru) | ||
| Govindan et al. | Partitioning of uranium and plutonium by acetohydroxamic acid | |
| JPS63198897A (ja) | ジルコニウムとウラン又はプルトニウムのごとき１種類以上の別の金属と共に有機溶媒中に存在するテクネチウムを分離すべく、特に照射済核燃料の再処理に使用し得る方法 | |
| RU2529185C1 (ru) | Способ подготовки карбидного оят к экстракционной переработке (варианты) | |
| RU2642851C2 (ru) | Способ выделения и разделения плутония и нептуния | |
| US3836625A (en) | Reprocessing of spent nuclear fuel | |
| Choppin et al. | The Chemical Treatment of (U, Pu) C Dissolver Solutions as a Preliminary Step for the Purex Reprocessing | |
| RU2774155C1 (ru) | Способ экстракционного выделения трансплутониевых и редкоземельных элементов | |
| RU2686076C1 (ru) | Способ очистки экстракта актинидов первого экстракционного цикла purex-процесса от технеция | |
| JPH07239396A (ja) | 再処理施設の高レベル廃液処理方法 | |
| US20240079157A1 (en) | Method for stripping uranium(vi) and an actinide(iv) from an organic solution by oxalic precipitation |