RU2560119C1 - Waste nuclear fuel processing method - Google Patents

Waste nuclear fuel processing method Download PDF

Info

Publication number
RU2560119C1
RU2560119C1 RU2014126302/07A RU2014126302A RU2560119C1 RU 2560119 C1 RU2560119 C1 RU 2560119C1 RU 2014126302/07 A RU2014126302/07 A RU 2014126302/07A RU 2014126302 A RU2014126302 A RU 2014126302A RU 2560119 C1 RU2560119 C1 RU 2560119C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
solution
nuclear fuel
uranium
spent nuclear
iron
Prior art date
Application number
RU2014126302/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Михайлович Куляко
Трофим Иванович Трофимов
Сергей Анатольевич Перевалов
Максим Дмитриевич Самсонов
Сергей Евгеньевич Винокуров
Борис Федорович Мясоедов
Дмитрий Андреевич Маликов
Сергей Сергеевич Травников
Евгений Александрович Зевакин
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом")
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Ленина и Ордена Октябрьской революции Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского Российской академии наук (ГЕОХИ РАН)
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 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом"), Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Ленина и Ордена Октябрьской революции Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского Российской академии наук (ГЕОХИ РАН) filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом")
Priority to RU2014126302/07A priority Critical patent/RU2560119C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2560119C1 publication Critical patent/RU2560119C1/en

Links

Landscapes

  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Abstract

FIELD: power industry.
SUBSTANCE: in the offered method the tablets of oxidic spent nuclear fuel destroyed at cutting of fuel elements are dissolved with heating in water solution of iron nitrate (III) at the molar ration of iron to uranium in the fuel 1.5-2.0:1, the formed deposit of the hydroxy iron salt with undissolved nuclear fuel fission products are separated by filtering, and from the obtained subacidic solution the uranyl peroxide is precipitated by consecutive adding to the solution with mixing of disodium salt of ethylene diamine tetraacetic acid. Then the obtained heterogeneous system is held at least 30 minutes and after separation washing with acid and water the uranyl peroxide deposit of peroxide is subjected to solid-phase recovery at heating by processing by its alkaline solution of a hydrazine hydrate in water at double-triple molar excess of hydrazine with reference to uranium, with subsequent separation of obtained hydrated uranium dioxide UO2·2H2O, its washing by HNO3 solution with the concentration 0,1 mol/l, water and drying. While the deposit of the hydroxy iron salts with fission products, mother solution of the stage of sedimentation of peroxides from residue of fission products, waste of alkaline and washing solutions are supplied to the waste collector for their subsequent processing.
EFFECT: improvement of environmental safety and decrease of waste amount.
9 cl

Description

Изобретение относится к области ядерной энергетики, в частности к переработке отработавшего ядерного топлива (ОЯТ), и может быть использовано в технологической схеме переработки, в том числе МОКС-топлива, так как извлечение из ОЯТ оставшихся количеств U и Pu для приготовления нового топлива является основной задачей замкнутого ядерного топливного цикл, на который ориентирована атомная энергетика страны. В настоящее время актуальным является создание и оптимизация новых, малоотходных, экологически безопасных и экономически целесообразных технологий, которые бы обеспечили переработку ОЯТ как действующих, так и реакторов 3 и 4 поколения на быстрых нейтронах, работающих на смешанном оксидном уран-плутониевом топливе (МОКС-топливо).The invention relates to the field of nuclear energy, in particular to the processing of spent nuclear fuel (SNF), and can be used in the technological scheme of processing, including MOX fuel, since the extraction of the remaining amounts of U and Pu from SNF for the preparation of new fuel is the main the goal of a closed nuclear fuel cycle, which the country's nuclear power industry is oriented towards. Currently, it is relevant to create and optimize new, low-waste, environmentally friendly and economically feasible technologies that would ensure reprocessing of spent nuclear fuel from both operating and generation 3 and 4 reactors using fast neutrons operating on mixed oxide uranium-plutonium fuel (MOX fuel )

Известны способы переработки ОЯТ с помощью фтора или фторсодержащих химических соединений. Образующиеся при этом летучие фтористые соединения компонентов ядерного топлива переходят в газовую фазу и отгоняются. При фторировании диоксид урана превращается в UF6, который сравнительно легко испаряется в отличие от плутония, обладающего более низкой летучестью. Обычно при переработке ОЯТ этим способом ОЯТ фторируют, извлекая из него не весь содержащийся в нем уран, а только его необходимое количество, отделяя таким образом его от остальной части перерабатываемого топлива. После этого меняют режим испарения и извлекают из остатка ОЯТ также в виде паров и некоторое количество содержащегося в нем плутония.Known methods for processing spent nuclear fuel using fluorine or fluorine-containing chemical compounds. The resulting volatile fluoride compounds of the components of the nuclear fuel go into the gas phase and are distilled off. During fluorination, uranium dioxide is converted to UF 6 , which vaporizes relatively easily, unlike plutonium, which has lower volatility. Typically, in the reprocessing of spent nuclear fuel by this method, spent nuclear fuel is fluorinated, not all uranium contained in it is extracted, but only its necessary amount, thereby separating it from the rest of the reprocessing fuel. After that, the evaporation regime is changed and SNF is also removed from the residual in the form of vapors and a certain amount of plutonium contained in it.

[патент РФ №2230130, С22В 60/02, опубл. 19.01.1976][RF patent No. 2230130, C22B 60/02, publ. 01/19/1976]

Недостатком указанной технологии является то, что в этом способе переработки ОЯТ используют газообразные, агрессивные и токсичные в экологическом отношении химические соединения. Таким образом, технология является экологически небезопасной.The disadvantage of this technology is that in this method of SNF processing, gaseous, aggressive and environmentally toxic chemical compounds are used. Thus, the technology is environmentally unsafe.

Одним из близких по сути к заявляемому способу является известный метод, заявленный в пат. РФ №2403634, (G21C 19/44, опубл. 10.11.2010), по которому регенерация ОЯТ включает стадию растворения топлива в растворе азотной кислоты, стадию электролитического регулирования валентности, с восстановлением Pu до трехвалентного состояния и сохранением пятивалентного состояния Np, стадию экстракции шестивалентного урана экстрагирующим агентом в органическом растворителе; стадию осаждения щавелевой кислотой, приводящую к совместному осаждению второстепенных актинидов и продуктов деления, оставшихся в растворе азотной кислоты, в виде оксалатного осадка; стадию хлорирования с превращением оксалатного осадка в хлориды путем добавления хлористоводородной кислоты к осадку оксалатов; стадию дегидратации с получением синтетических безводных хлоридов путем дегидратации хлоридов в токе газообразного аргона; и стадию электролиза в расплаве солей с растворением безводных хлоридов в расплавленной соли и накоплением урана, плутония и второстепенных актинидов на катоде за счет электролиза.One of the close in fact to the claimed method is a known method, as claimed in US Pat. RF №2403634, (G21C 19/44, publ. 10.11.2010), according to which SNF regeneration includes the stage of fuel dissolution in nitric acid solution, the stage of electrolytic regulation of valency, with the restoration of Pu to trivalent state and maintaining the pentavalent state of Np, the stage of hexavalent extraction uranium extracting agent in an organic solvent; a precipitation step with oxalic acid, leading to the co-precipitation of minor actinides and fission products remaining in the nitric acid solution as an oxalate precipitate; a chlorination step to convert the oxalate precipitate into chlorides by adding hydrochloric acid to the oxalate precipitate; a dehydration step to produce synthetic anhydrous chlorides by dehydration of chlorides in a stream of argon gas; and the step of electrolysis in a molten salt with the dissolution of anhydrous chlorides in the molten salt and the accumulation of uranium, plutonium and minor actinides at the cathode due to electrolysis.

Недостатком этого способа переработки ОЯТ является его многостадийность и сложность в осуществлении, так как включает электрохимические стадии, которые энергозатратны, требуют специального оборудования и проведения процесса при высокой температуре, в особенности при работе с расплавами солей.The disadvantage of this method of SNF processing is its multi-stage nature and complexity in implementation, since it includes electrochemical stages that are energy-intensive, require special equipment and the process at high temperature, especially when working with salt melts.

Известен также способ, согласно которому ОЯТ перерабатывают чисто пирохимически с применением солевого расплава урана или плутония, после чего выделенные компоненты ядерного топлива используют повторно. При пирохимической переработке ОЯТ применяют его индукционный нагрев в тигле и его охлаждение путем подвода хладагента к тиглю.There is also a method according to which spent nuclear fuel is processed purely pyrochemically using a molten salt of uranium or plutonium, after which the separated components of nuclear fuel are reused. When pyrochemical reprocessing of spent nuclear fuel, its induction heating in the crucible and its cooling by supplying refrigerant to the crucible are used.

[патент РФ №2226725, G21C 19/46, опубл. 19.01.2009][RF patent No. 2226725, G21C 19/46, publ. 01/19/2009]

Пирометаллургические технологии не приводят к образованию больших количеств жидких радиоактивных отходов (ЖРО), а также обеспечивают компактное размещение оборудования, однако они являются очень энергоемкими и технологически сложны.Pyrometallurgical technologies do not lead to the formation of large quantities of liquid radioactive waste (LRW), and also provide compact equipment placement, however, they are very energy-intensive and technologically complex.

Также к способам переработки ОЯТ относятся:Also spent fuel reprocessing methods include:

(1) способ, включающий окисление урана газообразным хлором, оксидами азота, диоксидом серы в среде диполярного апротонного растворителя или его смеси с хлорсодержащим соединением [патент РФ №2238600, G21F 9/28, опубл. 27.04.2004];(1) a method comprising oxidizing uranium with gaseous chlorine, nitrogen oxides, sulfur dioxide in a dipolar aprotic solvent or a mixture thereof with a chlorine-containing compound [RF patent No. 2238600, G21F 9/28, publ. 04/27/2004];

(2) способ растворения материалов, содержащих металлический уран, включающий окисление металлического урана смесью трибутилфосфат-керосин, содержащей азотную кислоту [патент США №3288568, G21F 9/28, опубл. 10.12.1966];(2) a method for dissolving materials containing metallic uranium, comprising oxidizing metallic uranium with a tributyl phosphate-kerosene mixture containing nitric acid [US Pat. No. 3,288,568, G21F 9/28, publ. 12/10/1966];

(3) способ растворения урана, включающий окисление металлического урана раствором брома в этилацетате при нагревании [Larsen R.P. Dissolution of uranium metal and its alloys // Analit. chem. V. 31. Issue 4. P. 545-549].(3) a method for dissolving uranium, comprising oxidizing metallic uranium with a solution of bromine in ethyl acetate when heated [Larsen R.P. Dissolution of uranium metal and its alloys // Analit. chem. V. 31. Issue 4. P. 545-549].

К недостаткам указанных способов относятся повышенная пожароопасность систем и ограниченность сферы их использования.The disadvantages of these methods include increased fire hazard systems and the limited scope of their use.

Широко распространенной технологией переработки ОЯТ является Пурекс-процесс (взятый нами за прототип), при котором ОЯТ, содержащее уран, плутоний и продукты деления (ПД) ядерного топлива, растворяют в сильнокислых растворах азотной кислоты при нагревании до 60-80°C. После этого актиниды извлекают из азотнокислого раствора органической фазой, содержащей трибутилфосфат в керосине или другом органическом растворителе. Далее следуют технологические стадии, связанные с разделением урана и плутония и их очисткой от ПД. Пурекс-процесс описан, например, в монографии «The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements», 3rd Edition, Edited by Lester R. Morss, Norman M. Edelstein and Jean Fuger. 2006, Springer, pp. 841-844.A widespread SNF reprocessing technology is the Purex process (which we took as a prototype), in which SNF containing uranium, plutonium, and fission products (PD) of nuclear fuel are dissolved in strongly acidic solutions of nitric acid when heated to 60-80 ° C. After that, actinides are removed from the nitric acid solution by the organic phase containing tributyl phosphate in kerosene or another organic solvent. The following are the technological stages associated with the separation of uranium and plutonium and their purification from PD. The Purex process is described, for example, in the monograph The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements, 3rd Edition, Edited by Lester R. Morss, Norman M. Edelstein and Jean Fuger. 2006, Springer, pp. 841-844.

Указанный процесс переработки ОЯТ является многостадийным и основан на применении экологически опасных сред:The specified SNF reprocessing process is multi-stage and is based on the use of environmentally hazardous environments:

(1) азотной кислоты (6-8 моль/л) как растворителя ОЯТ при 60-80°C и образующей при протекании реакций с ее участием агрессивные газообразные продукты;(1) nitric acid (6-8 mol / L) as a solvent for spent nuclear fuel at 60-80 ° C and forming aggressive gaseous products during reactions with its participation;

(2) так как кислотность раствора после завершения растворения примерно 3,5 моль/л по азотной кислоте, то это с неизбежностью приводит к применению экстракции для извлечения U(Pu) органическими растворителями;(2) since the acidity of the solution after completion of the dissolution is approximately 3.5 mol / L with respect to nitric acid, this inevitably leads to the use of extraction to extract U (Pu) with organic solvents;

(3) использование органических растворителей, токсичных, горючих, легко воспламеняющихся, взрывоопасных и зачастую неустойчивых к радиационному излучению приводит к образованию вместе с водными ЖРО больших объемом отходов (до 7-12 тонн на 1 тонну переработанного ОЯТ).(3) the use of organic solvents that are toxic, combustible, flammable, explosive and often unstable to radiation leads to the formation of large amounts of waste together with aqueous LRW (up to 7-12 tons per 1 ton of reprocessed SNF).

Задачей настоящего изобретения является создание инновационной, малоотходной, экологически безопасной и экономически целесообразной технологии переработки ОЯТ.The present invention is the creation of an innovative, low-waste, environmentally friendly and economically feasible technology for reprocessing spent nuclear fuel.

Поставленная задача решается использованием нового способа переработки ОЯТ, характеризующегося тем, что разрушенные при рубке ТВЭЛов таблетки оксидного отработавшего ядерного топлива подвергают растворению при нагревании в водном растворе нитрата железа(III) при мольном отношении железа к урану в топливе, равном 1,5-2,0:1, образовавшийся осадок основной соли железа с нерастворенными продуктами деления ядерного топлива отделяют фильтрованием, а из полученного слабокислого раствора, содержащего преимущественно уранилнитрат, осаждают пероксид уранила путем последовательной подачи в раствор при перемешивании динатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты в мольном избытке по отношению к урану, равном 10%, и 30% раствора перекиси водорода, взятой в 1,5-2-кратном мольном избытке по отношению к урану, при температуре не выше 20°C, полученную гетерогенную систему выдерживают не менее 30 минут и после отделения и промывки кислотой и водой осадок пероксида уранила подвергают твердофазному восстановлению при нагревании путем обработки его щелочным раствором гидразингидрата в воде при 2-3-кратном мольном избытке гидразина по отношению к урану, с последующим отделением полученного гидратированного диоксида урана UO2·2H2O, промыванием его раствором HNO3 с концентрацией 0,1 моль/л, водой и сушкой, при этом осадок основных солей железа с продуктами деления, маточный раствор стадии осаждения пероксидов с остатками продуктов деления, отходы щелочных и промывных растворов направляют в сборник отходов для их последующей переработки.The problem is solved using a new method for processing spent nuclear fuel, characterized in that the oxide spent nuclear fuel pellets destroyed during the fueling of fuel elements are dissolved during heating in an aqueous solution of iron (III) nitrate with a molar ratio of iron to uranium in the fuel equal to 1.5-2, 0: 1, the precipitate of the basic salt of iron with undissolved fission products of nuclear fuel is separated by filtration, and a feather is precipitated from the obtained weakly acidic solution, containing mainly uranyl nitrate uranyl oxide by sequentially feeding ethylene diamine tetraacetic acid disodium salt into a solution with stirring in a molar excess of uranium equal to 10% and a 30% hydrogen peroxide solution taken in a 1.5-2-fold molar excess of uranium at a temperature not higher than 20 ° C, the resulting heterogeneous system is maintained for at least 30 minutes, and after separation and washing with acid and water, the precipitate of uranyl peroxide is subjected to solid-phase reduction by heating by treating it with an alkaline solution of hydrazine hydrate in water e with a 2-3-fold molar excess of hydrazine with respect to uranium, followed by separation of the obtained hydrated uranium dioxide UO 2 · 2H 2 O, washing it with HNO 3 solution with a concentration of 0.1 mol / l, water and drying, while the precipitate basic salts of iron with fission products, the mother liquor of the precipitation stage of peroxides with residues of fission products, waste alkaline and wash solutions are sent to the waste collection for subsequent processing.

Обычно растворение ОЯТ ведут в интервале температуры 60-90°C не более 5-10 часов с использованием водного раствора нитрата железа(III) с pH от 0,2 до 1,0.Typically, SNF is dissolved in a temperature range of 60-90 ° C for no more than 5-10 hours using an aqueous solution of iron (III) nitrate with a pH of 0.2 to 1.0.

Выделенный пероксид уранила целесообразно промывать раствором HNO3 с концентрацией 0,05 моль/л, а его твердофазное восстановление вести 10%-ным водным раствором гидразингидрата при pH 10 при 60-90°C в течение 10-15 часов.The separated uranyl peroxide should be washed with a 0.05 mol / L HNO 3 solution, and its solid-phase reduction should be carried out with a 10% aqueous hydrazine hydrate solution at pH 10 at 60-90 ° C for 10-15 hours.

Преимущественно сушку гидратированного диоксида урана ведут при 60-90°C.Advantageously, hydrated uranium dioxide is dried at 60-90 ° C.

Возможно вести процесс в двух последовательно соединенных бифункциональных аппаратах, конструкция которых предусматривает наличие узла фильтрации и возможности изменения на 180° пространственной ориентации аппаратов, первый из которых используют для растворения и сбора отходов процесса, а второй - для осаждения пероксида урана, его твердофазного восстановления и выделения целевого продукта.It is possible to conduct the process in two bifunctional devices connected in series, the design of which provides for a filtration unit and the possibility of changing the spatial orientation of the devices by 180 °, the first of which is used to dissolve and collect the waste of the process, and the second to precipitate uranium peroxide, its solid-phase reduction and isolation target product.

Технический результат способа достигается тем, что на всех стадиях переработки ОЯТ компоненты топлива (UO2 с содержанием до 5 масс.% 239Pu) - U(Pu), растворяющий (нитрат железа), осаждающий (пероксид водорода) и восстанавливающий реагенты находятся в разных фазах, удобных для их дальнейшего разделения. На стадии растворения уран переходит в раствор, а основная масса растворяющего реагента выделяется в виде твердого соединения. На стадии осаждения пероксида и его твердофазного восстановительного превращения в диоксид урана целевой продукт находится в твердом виде и легко отделяется от жидкой фазы.The technical result of the method is achieved by the fact that at all stages of SNF reprocessing, the fuel components (UO 2 with a content of up to 5 wt.% 239 Pu) - U (Pu), solvent (iron nitrate), precipitating (hydrogen peroxide) and reducing reagents are in different phases convenient for their further separation. At the stage of dissolution, uranium passes into solution, and the bulk of the solvent reagent is released in the form of a solid compound. At the stage of deposition of peroxide and its solid-phase reductive conversion into uranium dioxide, the target product is in solid form and is easily separated from the liquid phase.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.The proposed method is as follows.

Разрушенные при рубке ТВЭЛов таблетки диоксида урана (UO2 с содержанием до 5 масс.% 239Pu) погружают в воду, содержащую нитрат железа(III), и растворяют при нагревании до 60-90°C. Полученный раствор, содержащий U(Pu), и пульпу основной соли железа, образовавшуюся при растворении, разделяют. После удаления раствора с U(Pu) осадок основной соли железа - соли железа с ПД - Мо, Tc и Ru (~95%) и частично Nd, Zr и Pd (~50%) - остается в сборнике отходов.Uranium dioxide tablets (UO 2 with a content of up to 5 wt.% 239 Pu) destroyed during fueling of fuel elements are immersed in water containing iron (III) nitrate and dissolved by heating to 60-90 ° C. The resulting solution containing U (Pu) and the pulp of the basic iron salt formed upon dissolution are separated. After removing the solution from U (Pu), the precipitate of the main iron salt — the iron salt with PD — Mo, Tc, and Ru (~ 95%) and partially Nd, Zr, and Pd (~ 50%) — remains in the waste collection.

К отделенному раствору с U(Pu) добавляют перекись водорода и при комнатной температуре проводят осаждение пероксида уранила, с которым соосаждается и плутоний, коэффициент очистки целевого продукта от ПД около 1000. Завершив осаждение, отделяют осадок от слабокислого маточного раствора, который с оставшимся в нем ПД и нитратом Fe(III) направляют в сборник отходов с осадком основной соли. В сборник отходов также направляют раствор от промывки осадка смешанного пероксида. Далее проводят твердофазное восстановление образованного пероксида после введения гидразингидрата при перемешивании током азота при 80-90°C и получают гидратированный диоксид U(Pu). Отделенный щелочной раствор транспортируют в сборник отходов. Осадок диоксида промывается небольшим объемом 0,1М HNO3, затем дистиллированной водой, которые также направляются в сборник отходов. Полученный целевой продукт сушат в потоке нагретого азота при 60-90°C и выгружают из аппарата.Hydrogen peroxide is added to the separated solution with U (Pu), and at room temperature, uranyl peroxide is precipitated, with plutonium also precipitating. The coefficient of purification of the target product from PD is about 1000. After completing the precipitation, the precipitate is separated from the slightly acidic mother liquor, which remains in it PD and Fe (III) nitrate are sent to the waste collector with a basic salt precipitate. The solution from washing the sludge of mixed peroxide is also sent to the waste collector. Next, solid-phase reduction of the formed peroxide is carried out after the introduction of hydrazine hydrate with stirring with a stream of nitrogen at 80-90 ° C and hydrated U (Pu) dioxide is obtained. The separated alkaline solution is transported to a waste collector. The dioxide precipitate is washed with a small volume of 0.1 M HNO 3 , then with distilled water, which is also sent to the waste collection. The obtained target product is dried in a stream of heated nitrogen at 60-90 ° C and discharged from the apparatus.

Слабокислые и слабощелочные водные растворы-отходы, собирающиеся по мере переработки ОЯТ в сборнике отходов, удаляют их упариванием, а находящееся в них железо осаждается в форме гидроксида совместно с катионами 2-, 3- и 4-валентных ПД. Твердый продукт из соединений железа с ПД, включенными в их фазу, является единственным отходом в заявляемом способе переработки ОЯТ. Упариваемую воду можно конденсировать и вернуть при необходимости в процесс.Weakly acidic and slightly alkaline aqueous waste solutions that are collected as SNF is processed in the waste collector are removed by evaporation, and the iron in them is precipitated in the form of hydroxide together with cations of 2-, 3- and 4-valent PD. A solid product from iron compounds with PD included in their phase is the only waste in the inventive method for processing spent nuclear fuel. Evaporated water can be condensed and returned if necessary to the process.

Переработка ОЯТ может осуществляться в бифункциональном специальном аппарате (аппаратах), конструкция которых предусматривает наличие узла фильтрации (УФ), рубашки, способной обеспечить подачу теплоносителя и проведение процесса растворения при температуре ≤90°C в реакционной смеси, и возможности изменять на 180° пространственную ориентацию аппарата.SNF can be processed in a bifunctional special apparatus (apparatus), the design of which provides for a filtration unit (UV), a shirt capable of supplying a coolant and carrying out the dissolution process at a temperature of ≤90 ° C in the reaction mixture, and the ability to change the spatial orientation by 180 ° apparatus.

Процесс ведут, как правило, в двух последовательно соединенных бифункциональных аппаратах следующим образом.The process is conducted, as a rule, in two series-connected bifunctional devices as follows.

Когда узел фильтрации устройства находится в верхней части, аппарат предназначен для растворения ОЯТ. Полученный раствор, содержащий U(Pu), и пульпу основной соли железа, образовавшуюся при растворении ОЯТ, разделяют. Для этого устройство переворачивают на 180°, при этом УФ находится в донной части. Фильтрацию осуществляют, подавая избыточное давление во внутренний объем аппарата, либо подключая его к вакуумной линии. После фильтрации и удаления раствора с U(Pu) устройство с осадком соли железа и ПД (Мо, Tc и Ru (~95%) и частично Nd, Zr и Pd (~50%)) поворотом на 180° переводится в положение, когда УФ расположен в верхней части, и далее аппарат выполняет функцию сборника растворов-отходов.When the filtration unit of the device is located in the upper part, the apparatus is designed to dissolve SNF. The resulting solution containing U (Pu) and the pulp of the basic iron salt formed during the dissolution of SNF are separated. To do this, the device is turned 180 °, while the UV is in the bottom. Filtration is carried out by applying excess pressure to the internal volume of the apparatus, or by connecting it to a vacuum line. After filtering and removing the solution from U (Pu), a device with a precipitate of an iron salt and PD (Mo, Tc, and Ru (~ 95%) and partially Nd, Zr, and Pd (~ 50%)) is rotated through 180 ° to the position where UV is located in the upper part, and then the device performs the function of a collection of waste solutions.

Фильтрованный раствор с U(Pu) подается во второй аппарат той же конструкции в позиции, когда УФ расположен в верхней части устройства. К раствору добавляют перекись водорода и проводят осаждение пероксида U(Pu) при комнатной температуре. Завершив осаждение, устройство переворачивают на 180° и проводят фильтрационное разделение через донную часть аппарата. Полученный пероксид остается на фильтре в аппарате, а маточный раствор с растворенными ПД (фактор очистки около 1000) и остаточным нитратом Fe(III) направляется в первый аппарат с осадком основной соли, ставший сборником отходов.The filtered solution with U (Pu) is fed into a second apparatus of the same design at the position when the UV is located at the top of the device. Hydrogen peroxide was added to the solution, and U (Pu) peroxide was precipitated at room temperature. After completing the deposition, the device is turned 180 ° and filtration separation is carried out through the bottom of the apparatus. The resulting peroxide remains on the filter in the apparatus, and the mother liquor with dissolved PD (purification factor of about 1000) and residual Fe (III) nitrate is sent to the first apparatus with the precipitation of the basic salt, which has become a waste collector.

Устройство переворачивают в положение с УФ в верхней части и осадок пероксида с фильтра в аппарате смывают небольшим количеством воды, содержащей гидразингидрат, с образованием пульпы, в которой пероксид твердофазным восстановлением гидразином переводят в гидратированный диоксид U(Pu) при 80-90°C.The device is turned into the UV position in the upper part and the peroxide precipitate from the filter in the apparatus is washed off with a small amount of hydrazine hydrate-containing water to form a pulp in which the peroxide is converted by hydrazine by solid-phase reduction into hydrated U (Pu) dioxide at 80-90 ° C.

Завершив твердофазное восстановление и получив гидратированный диоксид U(Pu), переводят аппарат в положение, при котором он выполняет функцию фильтрации. Отделенный щелочной раствор направляется в первый аппарат с осадком основной соли, ставший сборником отходов. Осадок диоксида промывается небольшим объемом 0,1М HNO3, затем дистиллированной водой, которые также направляются в сборник отходов. Устройство с осадком гидратированного U(Pu)O2·nH2O поворотом на 180° переводится в положения, когда УФ расположен в верхней части. Далее в аппарате проводится сушка целевого продукта при 60-90°C подачей потока азота, и по завершении сушки препарат выгружается из аппарата.After completing solid-phase reduction and obtaining hydrated dioxide U (Pu), the apparatus is transferred to a position in which it performs the filtering function. The separated alkaline solution is sent to the first apparatus with a precipitate of basic salt, which has become a waste collector. The dioxide precipitate is washed with a small volume of 0.1 M HNO 3 , then with distilled water, which is also sent to the waste collection. A device with a precipitate of hydrated U (Pu) O 2 · nH 2 O is rotated 180 ° to the position when the UV is located in the upper part. Next, the apparatus is dried the target product at 60-90 ° C by applying a stream of nitrogen, and upon completion of drying, the drug is unloaded from the apparatus.

Нижеприведенные примеры иллюстрируют эффективность использования водных слабокислых растворов нитрата (хлорида) Fe(III) для растворения оксидного ОЯТ с одновременным отделением U(Pu) на этой стадии от части ПД с последующим их отделением от остатков ПД при пероксидном осаждении U(Pu) из полученного раствора. Дальнейшее твердофазное восстановительное превращение пероксида сначала в гидратированный, а потом в кристаллический диоксид U(Pu) повышает эффективность заявляемого способа.The following examples illustrate the effectiveness of using aqueous weakly acidic solutions of Fe (III) nitrate (chloride) for dissolving oxide SNF with simultaneous separation of U (Pu) at this stage from a portion of the PD, followed by their separation from the residues of PD during peroxide deposition of U (Pu) from the resulting solution . Further solid-phase reductive conversion of the peroxide first to hydrated, and then to crystalline dioxide U (Pu) increases the efficiency of the proposed method.

ПримерExample

Порошкообразный образец диоксида урана (238+235UO2) предварительно прокаливали при 850°C в атмосфере аргона с 20% содержанием водорода в течение 8 часов.A powdered sample of uranium dioxide ( 238 + 235 UO 2 ) was preliminarily calcined at 850 ° C in an argon atmosphere with 20% hydrogen for 8 hours.

Таблетки или порошок керамического ядерного топлива, содержащего уран и 5 масс.% плутония, массой 132 г погружают в водный раствор нитрата железа(III) объемом 1 л с pH не менее 0,2 при концентрации Fe(NO3)3 в воде от 50 до 300 г/л и растворяют при нагревании до 60-90°C при мольном отношении Fe(III) к топливу как 1,5 к 1.A tablet or powder of ceramic nuclear fuel containing uranium and 5 wt.% Plutonium weighing 132 g is immersed in an aqueous solution of iron (III) nitrate with a volume of 1 l with a pH of at least 0.2 at a concentration of Fe (NO 3 ) 3 in water from 50 up to 300 g / l and dissolved by heating to 60-90 ° C with a molar ratio of Fe (III) to fuel as 1.5 to 1.

Контролируют величину pH и содержание урана в растворе и продолжают растворение таблеток до тех пор, пока в последовательно отобранных пробах содержание урана не изменяется. В результате процесса растворения получают раствор, содержащий преимущественно уранилнитрат и имеющий величину pH≤2, и осадок основной соли железа. Требуется не более 5-7 часов для количественного растворения взятых образцов.The pH and the uranium content in the solution are monitored and the tablets continue to dissolve until the uranium content in the successive samples is changed. As a result of the dissolution process, a solution is obtained containing predominantly uranyl nitrate and having a pH value of ≤2, and a precipitate of the basic iron salt. It takes no more than 5-7 hours for the quantitative dissolution of the samples taken.

Полученный нитратный раствор отделяют от пульпы фильтрацией, например, с использованием металлокерамического фильтра. Оставшийся на фильтре осадок основной соли железа промывают водой и направляют в сборник отходов вместе с промывными водами.The resulting nitrate solution is separated from the pulp by filtration, for example, using a cermet filter. The precipitate of the basic iron salt remaining on the filter is washed with water and sent to the waste collector along with the wash water.

К слабокислому раствору отделенного уранилнитрата при температуре ≤20°C добавляют 60 мл 10% раствора двузамещенной натриевой соли ЭДТА (Трилон-Б), перемешивают 10 минут. В растворе выпадает комплексное соединение уранила белого цвета.To a weakly acid solution of separated uranyl nitrate at a temperature of ≤20 ° C add 60 ml of a 10% solution of the disubstituted sodium salt of EDTA (Trilon-B), mix for 10 minutes. A complex compound of white uranyl precipitates in solution.

При перемешивании к образовавшейся суспензии добавляют порциями по 50 мл с интервалом через 1-1,5 мин 300 мл 30%-ного раствора перекиси водорода (Н2О2) также при температуре ≤20°C для получения пероксида уранила, с которым также количественно соосаждается плутоний.While stirring, to the resulting suspension, add 50 ml portions at intervals of 1-1.5 min, 300 ml of a 30% solution of hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) also at a temperature of ≤20 ° C to obtain uranyl peroxide, with which also quantitatively plutonium co-precipitates.

Перемешивание проводят далее не менее 20-30 минут для лучшего созревания осадка пероксида уранила, имеющего светло-желтый цвет.Stirring is then carried out for at least 20-30 minutes to better ripen the precipitate of uranyl peroxide, which has a light yellow color.

Отделяют фильтрацией осадок пероксида уранила от маточного раствора, который направляют в сборник отходов. Осадок промывают 0,25 л 0,05М HNO3, промывной раствор направляют в сборник отходов.The precipitate of uranyl peroxide is separated by filtration from the mother liquor, which is sent to a waste collector. The precipitate is washed with 0.25 L of 0.05 M HNO 3 , the washing solution is sent to the waste collection.

Промытый осадок пероксида уранила сначала переводят 10%-ным водным щелочным раствором гидразингидрата в воде в суспензию, раствор при этом имеет величину pH~10.The washed precipitate of uranyl peroxide is first transferred into a suspension with a 10% aqueous alkaline solution of hydrazine hydrate in water, and the solution has a pH value of ~ 10.

При перемешивании и нагревании суспензии до 80°C пероксид уранила переходит в гидратированный диоксид UO2·H2O при твердофазном восстановлении U(VI) гидразином до U(IV).With stirring and heating the suspension to 80 ° C, uranyl peroxide transforms into hydrated dioxide UO 2 · H 2 O during solid-phase reduction of U (VI) with hydrazine to U (IV).

Контроль за процессом восстановления U(VI) до U(IV) осуществляют периодическим отбором проб суспензии, содержащих не более 50 мг твердой взвеси. Осадок растворяют в смеси 4М HCl с 0,1М HF, записывают первый спектр раствора. Затем раствор обрабатывают амальгамой и записывают второй спектр этого раствора. При этом весь уран, находящийся в растворе, должен быть восстановлен полностью до U(IV). Таким образом, если первый и второй спектры совпадают, то процесс твердофазного восстановления закончен. В противном случае процедуру превращения пероксида в диоксид урана продолжают. Процесс завершается за 10-15 часов.The process of reducing U (VI) to U (IV) is monitored by periodic sampling of a suspension containing not more than 50 mg of solid suspension. The precipitate was dissolved in a mixture of 4M HCl with 0.1M HF, and the first spectrum of the solution was recorded. Then the solution is treated with an amalgam and the second spectrum of this solution is recorded. In this case, all uranium in solution must be completely reduced to U (IV). Thus, if the first and second spectra coincide, then the solid-phase reduction process is completed. Otherwise, the conversion of peroxide to uranium dioxide is continued. The process is completed in 10-15 hours.

Полученный гидратированный диоксид урана отделяют фильтрацией от щелочного раствора (объем ~0,6 л), раствор направляют в сборник отходов. Осадок гидратированного диоксида урана промывают на фильтре 0,25 л 0,1М HNO3 для нейтрализации щелочи, оставшейся в объеме осадка, затем таким же объемом воды, чтобы удалить следы кислоты из объема осадка с контролем pH последней промывной воды. Промывные растворы направляют в сборник отходов.The obtained hydrated uranium dioxide is separated by filtration from an alkaline solution (volume ~ 0.6 l), the solution is sent to the waste collection. The precipitate of hydrated uranium dioxide is washed on a filter with 0.25 L of 0.1 M HNO 3 to neutralize the alkali remaining in the volume of the precipitate, then with the same volume of water to remove traces of acid from the volume of the precipitate, controlling the pH of the last wash water. Wash solutions are sent to the waste collection.

Результаты анализов маточного раствора и пероксида урана указывают, что степень осаждения урана составляет не менее 99,5%, а содержание железа в выделенном пероксиде не превышает 0,02 масс.%.The results of analyzes of the mother liquor and uranium peroxide indicate that the degree of deposition of uranium is not less than 99.5%, and the iron content in the selected peroxide does not exceed 0.02 wt.%.

Промытый от следов щелочи осадок пероксида урана высушивают, например, нагретым до 60-90°C потоком азота и выгружают из аппарата в виде порошка.Washed from traces of alkali, the precipitate of uranium peroxide is dried, for example, a stream of nitrogen heated to 60-90 ° C and discharged from the apparatus in the form of a powder.

В результате получают не менее 131,3 г диоксида урана.The result is at least 131.3 g of uranium dioxide.

В собранных в сборнике отходов водных растворах со слабощелочной реакцией выделяются остатки железа в форме аморфного гидроксида. Гетерогенную суспензию упаривают, при этом достигается практически полное удаления воды. Влажный или сухой твердый продукт, представляющий собой в основном соединения железа, является единственным отходом в заявляемом способе переработки керамического оксидного топлива с использованием растворов нитрата железа(III).In aqueous solutions collected in the waste collection with a slightly alkaline reaction, iron residues in the form of amorphous hydroxide are released. The heterogeneous suspension is evaporated, while almost complete removal of water is achieved. A wet or dry solid product, which is mainly iron compounds, is the only waste in the inventive method for processing ceramic oxide fuel using solutions of iron (III) nitrate.

Заявляемый способ позволяет упростить переработку ОЯТ и исключить образование ЖРО в сравнении с Пурекс-процессом.The inventive method allows to simplify the reprocessing of spent nuclear fuel and to exclude the formation of LRW in comparison with the Purex process.

Новыми существенными и отличительными признаками заявляемого способа (в сравнении с прототипом) являются:New significant and distinctive features of the proposed method (in comparison with the prototype) are:

- использование водных слабокислых растворов нитрата Fe(III) для растворения оксидного ОЯТ, которые ранее для этого не применялись. Без существенного ухудшения растворяющей способности нитрат железа может быть заменен на хлорид Fe(III);- the use of aqueous weakly acidic solutions of Fe (III) nitrate to dissolve oxide SNF, which were not previously used for this. Without significant deterioration in the dissolving power, iron nitrate can be replaced with Fe (III) chloride;

- в отличие от прототипа отсутствует специальная стадия с введением в систему двухвалентного сульфата железа для восстановления Pu(IV) до Pu(III). В заявляемом способе при растворении оксидного уранового и смешанного топлива уран(IV) окисляется Fe(III) до урана(VI), а образующиеся при этом катионы Fe(II) восстанавливают Pu(IV) до Pu(III), и актиниды количественно переходят в раствор в виде их нитратов;- unlike the prototype, there is no special stage with the introduction of ferrous sulfate into the system to reduce Pu (IV) to Pu (III). In the inventive method, upon dissolution of oxide uranium and mixed fuel, uranium (IV) oxidizes Fe (III) to uranium (VI), and the Fe (II) cations formed in this process reduce Pu (IV) to Pu (III), and the actinides quantitatively transform into a solution in the form of their nitrates;

- в заявляемом способе не требуется вводить кислоту для растворения ОЯТ, так как используемая среда имеет кислотность, обусловленную гидролизом нитрата железа(III), и в зависимости от его концентрации от 50 до 300 г/л величина pH в диапазоне от 1 до 0,3;- in the inventive method, it is not necessary to introduce acid to dissolve SNF, since the medium used has an acidity due to the hydrolysis of iron (III) nitrate, and depending on its concentration from 50 to 300 g / l, the pH in the range from 1 to 0.3 ;

- в заявляемом способе после растворения топлива кислотность получаемых растворов будет ≤0,1 М (по урану 100-300 г/л), в то время как в Пурекс-процессе образуются сильнокислые ~3М растворы HNO3, что с неизбежностью приводит к экстракции и образованию большого количества органических и водных ЖРО;- in the inventive method, after dissolving the fuel, the acidity of the resulting solutions will be ≤0.1 M (for uranium 100-300 g / l), while in the Purex process strongly acidic ~ 3M HNO 3 solutions are formed, which inevitably leads to extraction and the formation of a large number of organic and aqueous LRW;

- низкая кислотность после растворения ОЯТ по заявляемому способу позволяет отказаться от экстракционного извлечения компонентов топлива органическими растворами, упростить организацию процесса переработки ОЯТ и устранить ЖРО в сравнении с технологией Пурекс-процесса;- low acidity after the SNF is dissolved by the present method allows one to abandon the extraction extraction of fuel components with organic solutions, simplify the organization of the SNF reprocessing process and eliminate LRW in comparison with the Purex process technology;

- в заявляемом способе процесс растворения топлива завершается получением раствора, содержащего U(Pu), и осадка основной соли железа, в количестве ~50% от исходного содержания нитрата железа(III);- in the inventive method, the process of dissolving the fuel is completed by obtaining a solution containing U (Pu) and a precipitate of the basic iron salt, in an amount of ~ 50% of the initial content of iron (III) nitrate;

- продукты деления, такие как Мо, Tc и Ru (~95%) и частично от Nd, Zr и Pd (~50%), отделяются от урана уже на стадии растворения ОЯТ и концентрируются в образовавшемся осадке основной соли железа. Это также является преимуществом заявляемого способа растворения ОЯТ в сравнении с Пурекс-процессом;- fission products, such as Mo, Tc and Ru (~ 95%) and partially from Nd, Zr and Pd (~ 50%), are separated from uranium already at the stage of SNF dissolution and are concentrated in the resulting precipitate of the basic iron salt. This is also an advantage of the proposed method for dissolving spent nuclear fuel in comparison with the Purex process;

- в применяемых слабокислых растворах не растворяются конструкционные материалы оболочек ТВЭЛов и фазы, образовавшиеся из ПД в матрице ОЯТ в форме светлых металлических (Ru, Rh, Мо, Tc, Nb) и серых керамических включений (Rb, Cs, Ba, Zr, Мо). Поэтому слабокислые будут менее загрязнены компонентами растворенных оболочек и ПД, в отличие от 6-8 М HNO3 в Пурекс-процессе;- structural materials of fuel cladding shells and phases formed from PD in the SNF matrix in the form of light metal (Ru, Rh, Mo, Tc, Nb) and gray ceramic inclusions (Rb, Cs, Ba, Zr, Mo) do not dissolve in the slightly acidic solutions used; . Therefore, slightly acidic will be less contaminated with the components of the dissolved shells and PD, in contrast to 6-8 M HNO 3 in the Purex process;

- кислотность ≤0,1 М получаемых растворов с концентрацией по урану 100-300 г/л является оптимальной для осаждения пероксидов урана(VI) и плутония(IV). Перекиси водорода отдано предпочтение, так как она переводит уран в состояние U(VI), что требуется для количественного осаждения;- acidity ≤0.1 M of the resulting solutions with a uranium concentration of 100-300 g / l is optimal for the precipitation of uranium (VI) and plutonium (IV) peroxides. Hydrogen peroxide is preferred, since it transfers uranium to the U (VI) state, which is required for quantitative precipitation;

- при осаждении пероксида U(Pu) из раствора достигается количественное отделение U практически от всех ПД и остатков железа, находящихся в растворе (коэффициент очистки ~1000);- when U (Pu) peroxide is precipitated from solution, quantitative separation of U from almost all PD and iron residues in solution is achieved (purification coefficient ~ 1000);

- новым и оригинальным решением в заявляемом способе является проведение процесса твердофазного восстановления в водной суспензии пероксида U(Pu) гидразингидратом при 90°C до гидратированного U(Pu)O2×nH2O с последующей сушкой целевого продукта при 60-90°C и выгрузкой из аппарата,- a new and original solution in the claimed method is the process of solid-phase reduction in an aqueous suspension of U (Pu) peroxide with hydrazine hydrate at 90 ° C to hydrated U (Pu) O 2 × nH 2 O, followed by drying of the target product at 60-90 ° C and unloading from the apparatus,

- слабокислые и слабощелочные водные растворы отходы, накапливаемые по мере переработки ОЯТ в сборнике отходов, удаляются при упаривании, а находящееся в них железо осаждается в форме гидроксида совместно с катионами 2-, 3- и 4-валентных ПД. Твердый продукт из соединений железа с включенными в их фазу ПД является единственным отходом в заявляемом способе переработки оксидного ОЯТ.- weakly acidic and slightly alkaline aqueous solutions, the waste accumulated as SNF is processed in the waste collection is removed by evaporation, and the iron in it is deposited in the form of hydroxide together with cations of 2-, 3- and 4-valent PD. A solid product from iron compounds with PD included in their phase is the only waste in the inventive method for processing oxide SNF.

Claims (9)

1. Способ переработки отработавшего ядерного топлива, характеризующийся тем, что разрушенные при рубке ТВЭЛов таблетки оксидного отработавшего ядерного топлива подвергают растворению при нагревании в водном растворе нитрата железа(III) при мольном отношении железа к урану в топливе, равном 1,5-2,0:1, образовавшийся осадок основной соли железа с нерастворенными продуктами деления ядерного топлива отделяют фильтрованием, а из полученного слабокислого раствора, содержащего преимущественно уранилнитрат, осаждают пероксид уранила путем последовательной подачи в раствор при перемешивании динатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты в мольном избытке по отношению к урану, равном 10%, и 30% раствора перекиси водорода, взятой в 1,5-2-кратном мольном избытке по отношению к урану, при температуре не выше 20°C, полученную гетерогенную систему выдерживают не менее 30 минут и после отделения и промывки кислотой и водой осадок пероксида уранила подвергают твердофазному восстановлению при нагревании путем обработки его щелочным раствором гидразингидрата в воде при 2-3-кратном мольном избытке гидразина по отношению к урану, с последующим отделением полученного гидратированного диоксида урана UO2·2H2O, промыванием его раствором HNO3 с концентрацией 0,1 моль/л, водой и сушкой, при этом осадок основных солей железа с продуктами деления, маточный раствор стадии осаждения пероксидов с остатками продуктов деления, отходы щелочных и промывных растворов направляют в сборник отходов для их последующей переработки.1. A method of processing spent nuclear fuel, characterized in that the oxide spent nuclear fuel pellets destroyed during the fueling of fuel elements are subjected to dissolution when heated in an aqueous solution of iron (III) nitrate with a molar ratio of iron to uranium in the fuel equal to 1.5-2.0 : 1, the precipitate of the basic iron salt with undissolved fission products of nuclear fuel is separated by filtration, and uranyl peroxide is precipitated from the obtained weakly acidic solution containing predominantly uranyl nitrate after an oleaginous feed into the solution with stirring of disodium salt of ethylenediaminetetraacetic acid in a molar excess with respect to uranium equal to 10% and a 30% solution of hydrogen peroxide taken in a 1.5-2-fold molar excess with respect to uranium at a temperature of no higher than 20 ° C, the resulting heterogeneous system is kept for at least 30 minutes and after separation and washing with acid and water, the precipitate of uranyl peroxide is subjected to solid-phase reduction by heating by treating it with an alkaline solution of hydrazine hydrate in water at a 2–3 molar a surplus of hydrazine with respect to uranium, followed by separation of the obtained hydrated uranium dioxide UO 2 · 2H 2 O, washing it with HNO 3 solution with a concentration of 0.1 mol / l, water and drying, while the precipitate of basic salts of iron with fission products, mother the solution of the precipitation stage of peroxides with the remains of fission products, the waste of alkaline and wash solutions are sent to the waste collection for subsequent processing. 2. Способ переработки отработавшего ядерного топлива по п. 1, отличающийся тем, что растворение отработавшего ядерного топлива ведут при 60-90°C.2. A method of processing spent nuclear fuel according to claim 1, characterized in that the dissolution of spent nuclear fuel is carried out at 60-90 ° C. 3. Способ переработки отработавшего ядерного топлива по п. 1, отличающийся тем, что для растворения топлива используют водный раствор нитрата железа(III) с величиной рН от 0,2 до 1,0.3. A method of processing spent nuclear fuel according to claim 1, characterized in that an aqueous solution of iron (III) nitrate with a pH from 0.2 to 1.0 is used to dissolve the fuel. 4. Способ переработки отработавшего ядерного топлива по п. 1, отличающийся тем, что растворение отработавшего ядерного топлива ведут не более 5-10 часов.4. The method of processing spent nuclear fuel according to claim 1, characterized in that the dissolution of spent nuclear fuel is not more than 5-10 hours. 5. Способ переработки отработавшего ядерного топлива по п. 1, отличающийся тем, что осадок пероксида уранила промывают раствором HNO3 с концентрацией 0,05 моль/л.5. A method of processing spent nuclear fuel according to claim 1, characterized in that the precipitate of uranyl peroxide is washed with a solution of HNO 3 with a concentration of 0.05 mol / L. 6. Способ переработки отработавшего ядерного топлива по п. 1, отличающийся тем, что твердофазное восстановление ведут 10%-ным водным раствором гидразингидрата при рН 10.6. A method of processing spent nuclear fuel according to claim 1, characterized in that the solid-phase reduction is carried out with a 10% aqueous solution of hydrazine hydrate at pH 10. 7. Способ переработки отработавшего ядерного топлива по п. 1, отличающийся тем, что твердофазное восстановление ведут при 60-90°C в течение 10-15 часов.7. A method of processing spent nuclear fuel according to claim 1, characterized in that the solid-phase reduction is carried out at 60-90 ° C for 10-15 hours. 8. Способ переработки отработавшего ядерного топлива по п. 1, отличающийся тем, что сушку гидратированного диоксида урана ведут при 60-90°C.8. The method of processing spent nuclear fuel according to claim 1, characterized in that the drying of hydrated uranium dioxide is carried out at 60-90 ° C. 9. Способ переработки отработавшего ядерного топлива по любому из пп. 1-8, отличающийся тем, что процесс ведут в двух последовательно соединенных бифункциональных аппаратах, конструкция которых предусматривает наличие узла фильтрации и возможности изменения на 180° пространственной ориентации аппаратов, первый из которых используют для растворения и сбора отходов процесса, а второй - для осаждения пероксида уранила, его твердофазного восстановления и выделения целевого продукта. 9. A method of processing spent nuclear fuel according to any one of paragraphs. 1-8, characterized in that the process is conducted in two series-connected bifunctional devices, the design of which provides for a filtration unit and the possibility of changing the spatial orientation of the devices by 180 °, the first of which is used to dissolve and collect waste from the process, and the second to deposit peroxide uranyl, its solid-phase reduction and isolation of the target product.
RU2014126302/07A 2014-06-27 2014-06-27 Waste nuclear fuel processing method RU2560119C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014126302/07A RU2560119C1 (en) 2014-06-27 2014-06-27 Waste nuclear fuel processing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014126302/07A RU2560119C1 (en) 2014-06-27 2014-06-27 Waste nuclear fuel processing method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2560119C1 true RU2560119C1 (en) 2015-08-20

Family

ID=53880534

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014126302/07A RU2560119C1 (en) 2014-06-27 2014-06-27 Waste nuclear fuel processing method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2560119C1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3634111C1 (en) * 1986-10-07 1988-01-07 Kernforschungsanlage Juelich Process for incorporating substances into a ceramic matrix by chemical precipitation of a hydrosol of the matrix
WO2004076375A2 (en) * 2003-02-26 2004-09-10 Ch2M Hill, Inc. Method of waste stabilization with dewatered chemically bonded phosphate ceramics
RU2451350C2 (en) * 2009-07-17 2012-05-20 Солетанш Фрейсине Method to immobilise nuclear waste

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3634111C1 (en) * 1986-10-07 1988-01-07 Kernforschungsanlage Juelich Process for incorporating substances into a ceramic matrix by chemical precipitation of a hydrosol of the matrix
WO2004076375A2 (en) * 2003-02-26 2004-09-10 Ch2M Hill, Inc. Method of waste stabilization with dewatered chemically bonded phosphate ceramics
RU2451350C2 (en) * 2009-07-17 2012-05-20 Солетанш Фрейсине Method to immobilise nuclear waste

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11289233B2 (en) Method for collecting uranium by treatment process of washing waste liquid generated in uranium hexafluoride cylinder washing process
US20220259694A1 (en) Systems and processes for recovery of high-grade rare earth concentrate from acid mine drainage
US20110024704A1 (en) Compositions and Methods for Treating Nuclear Fuel
US7718147B2 (en) Chemical beneficiation of raw material containing tantalum-niobium
RU2560119C1 (en) Waste nuclear fuel processing method
Ohashi et al. Extraction of uranium from solid waste containing uranium and fluorine
JP5643745B2 (en) Cleaning fluid suitable for continuous reprocessing of nuclear fuel and its use in the system
Trofimov et al. Dissolution and extraction of actinide oxides in supercritical carbon dioxide containing the complex of tri-n-butylphosphate with nitric acid
Govindan et al. Partitioning of uranium and plutonium by acetohydroxamic acid
Frankiv et al. Purification of uranium (VI) from impurities of fission product surrogates by solvent extraction in the CARBEX process
RU2713010C1 (en) Method of purifying nitrate solutions from americium
JPS60227196A (en) Improvement method through which substance inhibiting recovery of uranium and plutonium in fission substance and fission substance to be recovered is separated mutually by reprocessing process
Berhe et al. Green extraction of niobium and tantalum from Kenticha tantalite ore using 1-ethyl-3-methyl imidazolium chloride ionic liquid
EP1454326A2 (en) Process for controlling valence states
JP7298052B2 (en) Method for separating cesium and technetium
JP2024035832A (en) Method for stripping uranium (VI) and actinides (IV) from organic solutions by oxalic acid precipitation
Delegard et al. Precipitation and crystallization processes in reprocessing, plutonium separation, purification, and finishing, chemical recovery, and waste treatment
Bray et al. Development of the CEPOD process for dissolving plutonium oxide and leaching plutonium from scrap or wastes
RU2400846C1 (en) Dissolution method of off-grade and/or spent fuel
JP4860040B2 (en) Method for melting plutonium or plutonium alloys
Kulyako et al. Dissolution of U, Np, Pu, and Am oxides and their mixtures in tributyl phosphate saturated with HNO 3
RU2106029C1 (en) Method for recovery of uranium-containing compounds
RU2603019C1 (en) Method of processing irradiated nuclear fuel
JPS60255623A (en) Method of transferring actinide ion present in residue by sulfate post-treatment for organic actinide-containing radiative solid waste to available state
Bril et al. PROCESS FOR THE SEPARATION OF THORIUM AND URANIUM SALTS