RU2626764C1 - Method of dissolving voloxidated irradiated nuclear fuel - Google Patents
Method of dissolving voloxidated irradiated nuclear fuel Download PDFInfo
- Publication number
- RU2626764C1 RU2626764C1 RU2016134384A RU2016134384A RU2626764C1 RU 2626764 C1 RU2626764 C1 RU 2626764C1 RU 2016134384 A RU2016134384 A RU 2016134384A RU 2016134384 A RU2016134384 A RU 2016134384A RU 2626764 C1 RU2626764 C1 RU 2626764C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nitric acid
- acid
- snf
- gas stream
- solid
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C19/00—Arrangements for treating, for handling, or for facilitating the handling of, fuel or other materials which are used within the reactor, e.g. within its pressure vessel
- G21C19/42—Reprocessing of irradiated fuel
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
- G21F9/00—Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
- G21F9/28—Treating solids
-
- 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
Landscapes
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к радиохимической технологии и может быть использовано при переработке облученного ядерного топлива (ОЯТ) атомных электростанций (АЭС) на операции растворения.The invention relates to radiochemical technology and can be used in the processing of irradiated nuclear fuel (SNF) of nuclear power plants (NPPs) for dissolution operations.
Гидрометаллургические способы переработки ОЯТ предполагают растворение оксидного топлива (либо подвергнутого волоксидации в процессе переработки) в азотной кислоте с последующим извлечением целевых компонентов из растворов. Современные подходы к процессу переработки волоксидированного ОЯТ предполагают, что содержание урана, как преобладающего целевого компонента, в продукте кислотного растворения волоксидированного ОЯТ должно составлять не менее 450 г/л при концентрации не более 2,5 моль/л азотной кислоты. Получение указанных кондиций продукта кислотного растворения ОЯТ позволяет минимизировать объем жидких радиоактивных отходов (ЖРО) в результате снижения количества рафината Пурекс-процесса, а также существенно увеличить кратность последующего концентрирования рафината при его упаривании благодаря более низкому содержанию в нем азотной кислоты.Hydrometallurgical methods of SNF reprocessing involve dissolving oxide fuel (or subjected to voloxidation during reprocessing) in nitric acid, followed by extraction of target components from solutions. Modern approaches to the process of processing voloxidized SNF suggest that the content of uranium, as the predominant target component, in the product of acid dissolution of voloxidated SNF should be at least 450 g / l at a concentration of not more than 2.5 mol / l of nitric acid. Obtaining the indicated conditions of the product of the acid dissolution of SNF allows one to minimize the volume of liquid radioactive waste (LRW) as a result of a decrease in the amount of the Purex process raffinate, as well as significantly increase the multiplicity of the subsequent concentration of the raffinate during its evaporation due to the lower content of nitric acid in it.
Использование при кислотном растворении волоксидированного ОЯТ раствора азотной кислоты с концентрацией более 6 моль/л (на входе) при температуре 90-110°С обеспечивает полноту вскрытия топливной композиции за счет получения жесткой окислительной системы, но при этом приводит к поступлению в раствор существенной доли содержащихся в ОЯТ осадкообразующих элементов, в т.ч. циркония и молибдена, приводящих к образованию вторичных осадков и появлению межфазных взвесей в ходе экстракционного цикла. Изменение параметров процесса растворения волоксидированного ОЯТ, например снижение концентрации азотной кислоты и температуры, не является целесообразным, поскольку зачастую приводит к невозможности получения требуемой концентрации урана в продукте, либо не обеспечивает полноты переведения в раствор целевых компонентов. По этой причине необходимость принудительного отделения осадкообразующих элементов из раствора перед экстракционным извлечением целевых компонентов является следствием особенностей процесса кислотного растворения волоксидированного ОЯТ, что усложняет технологическую схему переработки и увеличивает количество твердых высокоактивных отходов. Предпосылкой настоящего изобретения является необходимость изменения условий процесса растворения волоксидированного ОЯТ с целью исключения вероятности образования вторичных осадков при проведении экстракционной переработки.The use of a solution of nitric acid with a concentration of more than 6 mol / l (inlet) at a temperature of 90-110 ° C during acid dissolution of the voloxidized SNF at the temperature of 90-110 ° C ensures the complete opening of the fuel composition due to the production of a rigid oxidizing system, but at the same time leads to a substantial fraction of in SNF of sediment-forming elements, including zirconium and molybdenum, leading to the formation of secondary precipitation and the appearance of interfacial suspensions during the extraction cycle. Changing the parameters of the dissolution process of voloxidized SNF, for example, reducing the concentration of nitric acid and temperature, is not advisable, because it often leads to the impossibility of obtaining the required concentration of uranium in the product, or does not ensure the complete transfer of the target components into the solution. For this reason, the need for forced separation of sediment-forming elements from the solution before the extraction of the target components is the consequence of the peculiarities of the acid dissolution of the voloxidized SNF, which complicates the processing scheme and increases the amount of high-level solid waste. A prerequisite of the present invention is the need to change the conditions for the dissolution of voloxidized SNF in order to exclude the possibility of secondary precipitation during extraction processing.
Использование при кислотном растворении ОЯТ других реакционных систем ограничено необходимостью проведения процесса только в азотнокислых средах. В этой связи растворение ОЯТ с использованием диоксида азота либо тетраоксида азота оказывается наиболее перспективным способом переведения в нитратную форму содержащихся в оксидном или окисленном (волоксидированном) ОЯТ актинидов.The use of other reaction systems for the acid dissolution of SNF is limited by the need to carry out the process only in nitric acid media. In this regard, the dissolution of spent nuclear fuel using nitrogen dioxide or nitrogen tetraoxide is the most promising way to convert the actinides contained in the oxide or oxidized (voloxidized) spent fuel into the nitrate form.
Из существующего уровня техники известен способ получения нитратов актинидов (варианты) [Патент RU 2295789 C1, G21F 9/28, C01G 43/00, С01В 21/48, опубл. 20.03.2007], включающий обработку актинидов либо тетраоксидом азота при температуре 100-140°С, избыточном давлении 0,5-1,0 МПа и стехиометрическом количестве добавляемой воды, либо при температуре 10-70°С и избыточном давлении 7,0-15 МПа в смеси тетраоксид азота-вода-диоксид углерода при стехиометрическом количестве добавляемой воды. Недостатками способа являются: высокое рабочее давление в системе, сложность реализации (отсутствие возможности перемешивания реакционного объема), недостаточная полнота конверсии актинидов в нитратные формы, высокая кислотность получаемого продукта, переведение значительного количества осадкообразующих элементов в растворимое состояние.From the existing level of technology there is known a method of producing actinide nitrates (options) [Patent RU 2295789 C1, G21F 9/28, C01G 43/00, C01B 21/48, publ. 03/20/2007], including the treatment of actinides with either nitrogen tetroxide at a temperature of 100-140 ° С, an excess pressure of 0.5-1.0 MPa and a stoichiometric amount of added water, or at a temperature of 10-70 ° С and an excess pressure of 7.0- 15 MPa in a mixture of nitrogen tetraoxide-water-carbon dioxide with a stoichiometric amount of added water. The disadvantages of the method are: high working pressure in the system, difficulty of implementation (lack of mixing of the reaction volume), insufficient completeness of conversion of actinides to nitrate forms, high acidity of the resulting product, transferring a significant amount of precipitating elements to a soluble state.
Известен способ получения нитратов актинидов [Патент RU 2446493 С2, G21F 9/28, C01G 43/00, опубл. 27.03.2012], принятый за прототип, заключающийся в обработке актинидов или их соединений тетраоксидом азота в присутствии воды, при этом подачу тетраоксида азота в реакционный сосуд осуществляют в смеси с воздухом или кислородом, процесс проводят при нормальном давлении и температуре от 25°С до 95°С. Недостатками способа являются: сложность технической реализации количественного дозирования тетраоксида азота объемными методами по причине его низкой температуры кипения и способности к резкому изменению объема в зависимости от температуры, а также высокой текучести; сложность приготовления смесей с кислородом либо с воздухом как в потоке, так и в статическом режиме; недостаточная абсорбция раствором реакционно-активных компонентов (подаваемой) газовой смеси.A known method of producing actinide nitrates [Patent RU 2446493 C2, G21F 9/28, C01G 43/00, publ. 03/27/2012], adopted for the prototype, which consists in the treatment of actinides or their compounds with nitrogen tetroxide in the presence of water, while the supply of nitrogen tetroxide into the reaction vessel is carried out in a mixture with air or oxygen, the process is carried out at normal pressure and temperature from 25 ° C to 95 ° C. The disadvantages of the method are: the complexity of the technical implementation of the quantitative dosing of nitrogen tetraoxide by volumetric methods due to its low boiling point and ability to drastically change the volume depending on temperature, as well as high fluidity; the difficulty of preparing mixtures with oxygen or with air both in the stream and in the static mode; insufficient absorption by the solution of the reactive components of the (feed) gas mixture.
При растворении ОЯТ в указанном режиме в диапазоне температур 65-95°С происходит увеличение скорости расходования (по сравнению со скоростью накопления в растворе) азотной кислоты, образующейся из вносимого в реакционный объем газового потока тетраоксида азота, в результате чего происходит снижение содержания в растворе азотной кислоты. Снижение концентрации азотной кислоты до уровня менее 0,3 моль/л приводит к инициированию гидролитических процессов и потере с осадком значительного количества целевых компонентов. Невозможность стабилизации содержания азотной кислоты в растворе на постоянном уровне является основным недостатком способа-прототипа.When SNF is dissolved in the indicated mode in the temperature range 65-95 ° С, an increase in the rate of consumption (in comparison with the rate of accumulation in the solution) of nitric acid occurs, which is formed from the nitrogen tetraoxide stream introduced into the reaction volume, resulting in a decrease in the content of nitric acid in the solution acids. A decrease in the concentration of nitric acid to a level of less than 0.3 mol / L leads to the initiation of hydrolytic processes and the loss of a significant amount of target components with sediment. The inability to stabilize the content of nitric acid in the solution at a constant level is the main disadvantage of the prototype method.
Кроме этого, тетраоксид азота не является коммерческим реактивом, отсутствует в свободной продаже в связи с его стратегическим применением в качестве окислителя ракетного топлива, особо токсичен и требует особых условий хранения и транспортировки, что существенно затрудняет его использование в качестве реагента.In addition, nitrogen tetroxide is not a commercial reagent; it is not commercially available due to its strategic use as an oxidizer of rocket fuel, it is particularly toxic and requires special storage and transportation conditions, which significantly complicates its use as a reagent.
Задачей настоящего изобретения является снижение количества осадкообразующих элементов в продукте кислотного растворения волоксидированного ОЯТ при достижении полноты переведения в раствор целевых компонентов.The objective of the present invention is to reduce the amount of precipitating elements in the product of the acid dissolution of the voloxidized SNF upon reaching the completeness of the conversion of the target components into the solution.
Задача решается проведением процесса растворения волоксидированного ОЯТ в диапазоне температур 30-60°С в гетерогенной системе, состоящей из водной фазы, содержащей азотную кислоту с концентрацией 0,8-2,5 моль/л (на протяжении всего процесса), и газовой фазы, включающей диоксид азота, оксид азота, диоксид углерода и кислород.The problem is solved by carrying out the process of dissolving voloxidized SNF in a temperature range of 30-60 ° C in a heterogeneous system consisting of an aqueous phase containing nitric acid with a concentration of 0.8-2.5 mol / l (throughout the process), and a gas phase, including nitrogen dioxide, nitric oxide, carbon dioxide and oxygen.
Техническим результатом изобретения является снижение содержания циркония и молибдена в продукте растворения ОЯТ до уровня, исключающего образования их нерастворимых форм и обеспечивающего переведение в раствор более 99,8% актинидов при содержании урана 400-550 г/л.The technical result of the invention is to reduce the content of zirconium and molybdenum in the SNF dissolution product to a level that excludes the formation of their insoluble forms and ensures that more than 99.8% actinides are transferred to the solution with a uranium content of 400-550 g / l.
Для достижения технического результата порошкообразный материал приводят в контакт с раствором азотной кислоты с концентрацией 0,5-2,5 моль/л, при температуре суспензии 30-60°С и нормальном давлении пропускают через реакционный объем газовый поток, получаемый путем смешения в непрерывном режиме потока кислорода, и потока кислотообразующих оксидов азота, и углекислого газа, генерируемого в результате каталитически активируемого окисления индуктора азотной кислотой.To achieve a technical result, the powdered material is brought into contact with a solution of nitric acid with a concentration of 0.5-2.5 mol / l, at a suspension temperature of 30-60 ° C and normal pressure, a gas stream is obtained through the reaction volume, obtained by continuous mixing a stream of oxygen, and a stream of acid-forming nitrogen oxides, and carbon dioxide generated as a result of catalytically activated oxidation of the inducer with nitric acid.
Сущность изобретения заключается в организации реакционной системы, обеспечивающей полное растворение актинидов из волоксидированного ОЯТ и ограниченное растворение осадкообразующих элементов в результате снижения химической активности их оксидных форм, присутствующих в виде твердого раствора в основной фазе топливной композиции. Соединения циркония и молибдена в процессе растворения волоксидированного ОЯТ в диапазоне содержания азотной кислоты 0,8-2,5 моль/л не переходят в раствор в значимых количествах и отделяются на операции осветления с нерастворимым осадком.The essence of the invention lies in the organization of a reaction system that provides complete dissolution of actinides from voloxidized spent nuclear fuel and limited dissolution of precipitating elements as a result of a decrease in the chemical activity of their oxide forms present as a solid solution in the main phase of the fuel composition. Compounds of zirconium and molybdenum during the dissolution of voloxidized SNF in the range of nitric acid content of 0.8-2.5 mol / L do not go into solution in significant quantities and are separated into clarification operations with an insoluble precipitate.
Влияние содержания азотной кислоты на переведение осадкообразующих компонентов в раствор в большей мере относится к диоксиду циркония и триоксиду молибдена как наиболее вероятным формам существования циркония и молибдена в волоксидированном ОЯТ. В процессе растворения волоксидированного ОЯТ растворение закиси-окиси урана является приоритетно протекающим процессом и конкурирует с процессом растворения оксидных форм осадкообразующих элементов, относительная химическая активность которых в азотнокислых растворах определяется дисперсными свойствами их частиц и концентрацией свободной от расходования на растворения основной фазы топливной композиции азотной кислоты. В отсутствии локального избытка азотной кислоты в реакционной системе цирконий более чем на 90%, а молибден более чем на 65% остаются в нерастворимом остатке.The influence of the nitric acid content on the transfer of sediment-forming components to the solution relates to a greater extent to zirconium dioxide and molybdenum trioxide as the most likely forms of zirconium and molybdenum in voloxidized SNF. In the process of dissolving voloxidized SNF, the dissolution of uranium oxide is a priority process and competes with the process of dissolving the oxide forms of sediment-forming elements, the relative chemical activity of which in nitric acid solutions is determined by the dispersed properties of their particles and the concentration of the nitric acid fuel composition that is free from dissolution of the main phase. In the absence of a local excess of nitric acid in the reaction system, zirconium is more than 90%, and molybdenum more than 65% remain in an insoluble residue.
Изменение соотношения между переводимыми в раствор цирконием и молибденом в сторону сокращения в продукте растворения количества циркония, а также существенное снижения их суммарного содержания в растворе позволяет исключить процесс образования твердой фазы, имеющей в основе молибдат циркония. При переходе в раствор менее 32% молибдена (от исходного содержащегося в ОЯТ количества) в продукте кислотного растворения волоксидированного ОЯТ не происходит отделения вторичных осадков, представляющих собой какие-либо соединения циркония с молибденом вне зависимости от концентрации циркония. Вместе с тем используемый температурный режим процесса растворения ОЯТ (30-60°С) и концентрационный профиль реакционной системы (при содержании азотной кислоты 0,8-2,5 моль/л) обеспечивают условия, препятствующие образованию полимерных форм молибдена с отделением в осадок полимолибденовой кислоты. Условия растворения волоксидированного ОЯТ позволяют поддерживать фазовую стабильность получаемого продукта в длительном временном интервале и исключают процесс осадкообразования при последующем экстракционном извлечении целевых компонентов.A change in the ratio between zirconium and molybdenum transferred to the solution in the direction of reducing the amount of zirconium in the dissolution product, as well as a significant decrease in their total content in the solution, eliminates the formation of a solid phase based on zirconium molybdate. When passing to a solution of less than 32% molybdenum (from the initial amount contained in SNF) in the product of acid dissolution of the voloxidized SNF, secondary precipitation does not occur, which are any compounds of zirconium with molybdenum, regardless of the concentration of zirconium. At the same time, the used temperature regime of the SNF dissolution process (30-60 ° С) and the concentration profile of the reaction system (with a nitric acid content of 0.8-2.5 mol / L) provide conditions that prevent the formation of polymer forms of molybdenum with the separation of polymolybdenum acids. The dissolution conditions of voloxidized SNF allow maintaining the phase stability of the obtained product in a long time interval and exclude the process of precipitation during subsequent extraction extraction of the target components.
Используемая в процессе растворения волоксидированного ОЯТ реакционная система представляет собой суспензию, состоящую из твердой фазы порошка волоксидированного ОЯТ и жидкой кислотосодержащей фазы продукта и образующую взвешенный слой в восходящем газовом потоке. Поступающий в аппарат-реактор газовый поток рассеивается в донной части на пористой перегородке с размером пор 3-250 мкм по всему сечению аппарата-реактора и образует движущийся фронт диспергированной газовой фазы. Рассеивание газового потока на перегородке, а также наличие в газовом потоке диоксида углерода в количестве 37,9-56,3% масс. обеспечивает минимизацию объема единичного газового пузыря и увеличение площади поверхности контакта с реакционной средой диспергированной газовой фазы. В частном случае газовый поток рассеивают на пористой перегородке, являющейся ложным дном аппарата-реактора, на которую вносится навеска волоксидированного ОЯТ. Требуемая длительность взаимодействия газовой фазы с реакционной средой достигается геометрией реакционного объема при использовании аппарата-реактора колонного типа с соотношением высоты к диаметру в диапазоне (5÷30):1.The reaction system used in the process of dissolving voloxidized SNF is a suspension consisting of a solid phase of voloxidized SNF powder and a liquid acid-containing phase of the product and forming a suspended layer in an upward gas stream. The gas stream entering the reactor apparatus is scattered in the bottom on a porous septum with a pore size of 3-250 μm over the entire cross section of the reactor apparatus and forms a moving front of the dispersed gas phase. The dispersion of the gas stream at the partition, as well as the presence in the gas stream of carbon dioxide in the amount of 37.9-56.3% of the mass. minimizes the volume of a single gas bubble and increases the surface area of contact with the reaction medium of the dispersed gas phase. In the particular case, the gas stream is scattered on the porous septum, which is the false bottom of the reactor apparatus, onto which a sample of voloxidized SNF is introduced. The required duration of the interaction of the gas phase with the reaction medium is achieved by the geometry of the reaction volume when using a column reactor type apparatus with a height to diameter ratio in the range (5 ÷ 30): 1.
Предложенная организация реакционной системы обеспечивает взаимодействие топливной композиции с реагентами, находящимися в различном фазовом состоянии, заключающееся в попеременном воздействии жидкой и газовой фаз на поверхность частиц волоксидированного ОЯТ, находящихся во взвешенном слое. За счет протекающего на поверхности зерна процесса чередования контактирующих фаз происходит одновременное подведение к реакционному фронту из газовой фазы свежих реагентов и удаление в раствор продуктов реакции. Получаемое в реакционном фронте (на границе раздела твердой фазы) увеличение интенсивности гетерогенных реакций в результате минимизации внешнедиффузионного торможения позволяет проводить процесс растворения волоксидированного ОЯТ в низкотемпературном диапазоне (30-60°С) с необходимой скоростью и полнотой.The proposed organization of the reaction system ensures the interaction of the fuel composition with reagents in a different phase state, which consists in the alternating action of the liquid and gas phases on the surface of the particles of voloxidized SNF in the suspended layer. Due to the process of alternating contact phases occurring on the grain surface, simultaneous addition of fresh reagents to the reaction front from the gas phase and removal of reaction products into the solution. The increase in the intensity of heterogeneous reactions obtained in the reaction front (at the solid phase interface) as a result of minimizing external diffusion inhibition allows the process of dissolution of voloxidized SNF in the low temperature range (30-60 ° С) to be performed with the necessary speed and completeness.
Проведение процесса растворения волоксидированного ОЯТ во взвешенном слое является отличительным признаком предлагаемого способа. Взвешенный слой в зависимости от интенсивности рассеивания и скорости подачи газового потока в интервале 3-25 аппаратн. об/мин образуется при объемном соотношении контактирующих с поверхностью ОЯТ раствора и газовой фазы в диапазоне 1,5:1÷10:1. При этом псевдоожижение слоя топливной композиции (ОЯТ) в процессе растворения в большей степени определяется свойствами индивидуальных компонентов газовой фазы (в используемом диапазоне температур) и устойчивым потоком питания газофазного реагента.The process of dissolving voloxidized SNF in a suspended layer is a hallmark of the proposed method. Weighted layer depending on the intensity of dispersion and the gas flow rate in the range of 3-25 hardware. rpm is formed when the volume ratio of the solution and the gas phase in contact with the surface of the spent fuel in the range of 1.5: 1 ÷ 10: 1. Moreover, the fluidization of the layer of the fuel composition (SNF) during the dissolution process is largely determined by the properties of the individual components of the gas phase (in the temperature range used) and a stable feed stream of the gas-phase reagent.
После контакта порошка волоксидированного ОЯТ с азотной кислотой происходит смачивание зерен топливной композиции за счет адсорбции на поверхности твердой фазы азотной кислоты. При этом содержания азотной кислоты в выбранном температурном диапазоне недостаточно для количественного образования нитратных форм актинидов при контакте с раствором и это не приводит к инициированию растворения поверхностного слоя топливной композиции. Действие адсорбированной на поверхности порошкообразного ОЯТ азотной кислоты направлено на каталитическую активацию процесса образования нитратных форм актинидов при взаимодействии с газообразным реагентом в результате последующей смены контактирующей с топливной композицией фазы.After the contact of the voloxidized SNF powder with nitric acid, the grains of the fuel composition are wetted by adsorption on the surface of the solid phase of nitric acid. Moreover, the nitric acid content in the selected temperature range is insufficient for the quantitative formation of nitrate forms of actinides upon contact with the solution and this does not lead to the initiation of dissolution of the surface layer of the fuel composition. The action of nitric acid adsorbed on the surface of powdered SNF is aimed at catalytic activation of the process of formation of nitrate forms of actinides upon interaction with a gaseous reagent as a result of a subsequent change of the phase in contact with the fuel composition.
Компоненты проходящего через реакционную систему газового потока приоритетно адсорбируются на поверхности зерна твердофазной композиции (по сравнению с абсорбцией раствором). Значительное различие площади межфазного взаимодействия газового потока с твердой и жидкой фазами позволяет транспортировать реагенты непосредственно из газового потока в зону реакции к границе твердой фазы.The components of the gas stream passing through the reaction system are priority adsorbed on the grain surface of the solid-phase composition (as compared with absorption by the solution). A significant difference in the area of interfacial interaction of the gas stream with the solid and liquid phases allows the reagents to be transported directly from the gas stream to the reaction zone to the boundary of the solid phase.
Массоперенос компонентов из газового потока на поверхность твердой фазы растворяемого материала определяется удельной поверхностью, составляющей 1,4-1,9 м2/г для волоксидированного ОЯТ (представленного в основе зерном фракционного состава 2-10 мкм), а также высокой сорбционной способностью преобладающего в газовом потоке диоксида углерода на тонкодисперсных частицах суспензии. При контакте газовой фазы с топливной композицией адсорбирующийся на поверхности зерна диоксид азота реагирует с закисью-окисью урана (основой волоксидированного ОЯТ) с образованием тринитратоуранилата нитрозония (и его производных). Катализируемое азотной кислотой образование нитратных форм происходит на поверхности топливной композиции с высокой скоростью в результате протекания процесса, преимущественно в кинетической области.The mass transfer of components from the gas stream to the surface of the solid phase of the material to be dissolved is determined by the specific surface area of 1.4-1.9 m 2 / g for voloxidized spent nuclear fuel (represented by grain fractional composition 2-10 microns), as well as the high sorption ability prevailing in carbon dioxide gas stream on fine particles of the suspension. Upon contact of the gas phase with the fuel composition, nitrogen dioxide adsorbed on the grain surface reacts with nitrous oxide-uranium (the basis of voloxidized SNF) with the formation of nitrosonium trinitrate uranylate (and its derivatives). The formation of nitrate forms catalyzed by nitric acid occurs on the surface of the fuel composition with high speed as a result of the process, mainly in the kinetic region.
U3O8+20NO2(адс)→3NO[UO2(NO3)3]+4N2O3(адс).U 3 O 8 + 20NO 2 (ads) → 3NO [UO 2 (NO 3 ) 3 ] + 4N 2 O 3 (ads) .
N2O3(адс)+H2O→2HNO2(адс).N 2 O 3 (ads) + H 2 O → 2HNO 2 (ads) .
Концентрационный профиль контактирующей с ОЯТ водной фазы обеспечивает внесение в зону реакции азотной кислоты в достаточном для активации процесса образования тринитратоуранилат нитрозония количестве. При наличии в газовом потоке паров азотной кислоты в количестве 0,1-9,1% масс. процесс растворения еще более интенсифицируется в результате увеличения скорости движения реакционного фронта. Благодаря этому содержание азотной кислоты в растворе может быть снижено до нижней границы диапазона концентрации, т.е. до уровня 0,8-1,2 моль/л.The concentration profile of the aqueous phase in contact with SNF ensures that nitric acid is added to the reaction zone in a sufficient amount to activate the formation of nitrosonium trinitrate uranylate. In the presence in the gas stream of nitric acid vapor in an amount of 0.1-9.1% of the mass. the dissolution process is even more intensified as a result of an increase in the speed of movement of the reaction front. Due to this, the content of nitric acid in the solution can be reduced to the lower limit of the concentration range, i.e. to the level of 0.8-1.2 mol / L.
Образование азотистого ангидрида не влияет на кинетику процесса в области используемого диапазона температур (30-60°С) и не снижает скорости протекающих на поверхности твердой фазы реакций, поскольку при контакте зерна топливной композиции с газовой фазой происходит увеличение в реакционном фронте содержания реакционно-способных ионных пар. Окисление образующейся в результате реакции адсорбированной азотистой кислоты протекает на поверхности зерна топливной композиции при гетерогенном взаимодействии реакционной поверхности с содержащимся в газовой фазе кислородом.The formation of nitrous anhydride does not affect the kinetics of the process in the range of the used temperature range (30-60 ° C) and does not reduce the rate of reactions occurring on the surface of the solid phase, since when the grain of the fuel composition contacts the gas phase, the content of reactive ionic ions increases in the reaction front steam Oxidation of the adsorbed nitrous acid formed as a result of the reaction proceeds on the grain surface of the fuel composition during heterogeneous interaction of the reaction surface with oxygen contained in the gas phase.
HNO2(адс.)+0,5О2→HNO3.HNO 2 (ads.) + 0.5O 2 → HNO 3 .
Последующий контакт поверхности зерна с водной фазой приводит к образованию гидратированных нитратов актинидов и продуктов деления, их растворению в водной фазе и удалению из зоны реакции.Subsequent contact of the grain surface with the aqueous phase leads to the formation of hydrated actinide nitrates and fission products, their dissolution in the aqueous phase and removal from the reaction zone.
NO[UO2(NO3)3]+H2O→UO2(NO3)2+HNO2+HNO3.NO [UO 2 (NO 3 ) 3 ] + H 2 O → UO 2 (NO 3 ) 2 + HNO 2 + HNO 3 .
3HNO2→HNO3+2NO+H2O.3HNO 2 → HNO 3 + 2NO + H 2 O.
Образующийся в результате реакции монооксид азота окисляется содержащимся в газовом потоке кислородом до диоксида азота при прохождении отходящими газами распложенной далее насадочной колонны и возвращается в реакционный объем в виде смеси диоксида азота и сконденсированной азотной кислоты, образующейся в результате взаимодействия с содержащимися в газовой фазе парами воды. В частном случае в качестве насадки используют зернистый слой гетерогенного катализатора с размером зерна 0,3-2,1 мм и содержанием металла платиновой группы 0,01-0,1% масс. при соотношении высоты слоя к диаметру в диапазоне (5÷30):1.Nitrogen monoxide formed as a result of the reaction is oxidized by the oxygen contained in the gas stream to nitrogen dioxide during passage through the exhaust gases of the packed column further downstream and returns to the reaction volume in the form of a mixture of nitrogen dioxide and condensed nitric acid resulting from the interaction with water vapor contained in the gas phase. In the particular case, a granular layer of a heterogeneous catalyst with a grain size of 0.3-2.1 mm and a platinum group metal content of 0.01-0.1% by weight is used as a packing. when the ratio of the layer height to diameter in the range (5 ÷ 30): 1.
Полнота использования кислотообразующих оксидов азота составляет 75-95% и достигается длительностью нахождения газовой фазы в зоне реакции, обусловленной геометрией реакционного объема, наличием в газовом потоке кислорода в количестве 22,7-24,2% масс. и доокислением отходящих газов непосредственно при выходе из зоны гетерогенного взаимодействия.The completeness of the use of acid-forming nitrogen oxides is 75-95% and is achieved by the duration of the gas phase in the reaction zone, due to the geometry of the reaction volume, the presence of oxygen in the gas stream in the amount of 22.7-24.2% of the mass. and additional oxidation of the exhaust gases immediately upon leaving the heterogeneous interaction zone.
Для получения газового потока, подаваемого в зону реакции, используют продукты каталитически активируемого окисления индуктора азотной кислотой. В качестве индуктора используют щавелевую кислоту. Процесс проводят в динамическом режиме в аппарате колонного типа путем пропускания через слой твердофазного катализатора раствора, содержащего азотную и щавелевую кислоту. Используемый твердофазный катализатор имеет размер зерна 0,3-0,9 мм с содержанием каталитически активного компонента в количестве 0,01-2,2% масс. Соотношение высоты слоя катализатора к диаметру в процессе окисления щавелевой кислоты составляет (5÷15):1. В качестве каталитически активного компонента зерна твердофазного катализатора используют платину, либо композицию платины и рутения, либо композицию платины и циркония, либо композицию платины, рутения и циркония. Поток кислотообразующих оксидов азота и углекислого газа формируют путем самопроизвольного отделения из зоны катализа газовой фазы при пропускании через твердофазный катализатор со скоростью 2-10 колон. об/ч раствора с содержанием щавелевой и азотной кислот с концентрацией 0,2-0,8 моль/л и 1,5-8,5 моль/л соответственно. Содержание компонентов в генерируемом газовом потоке и скорость его поступления из зоны катализа колонны обеспечиваются скоростью подачи питающего водного потока в зону катализа с указанным содержанием щавелевой и азотной кислот.To obtain a gas stream supplied to the reaction zone, the products of catalytically activated oxidation of the inducer with nitric acid are used. Oxalic acid is used as an inductor. The process is carried out in a dynamic mode in a column-type apparatus by passing a solution containing nitric and oxalic acid through a layer of a solid-phase catalyst. Used solid-phase catalyst has a grain size of 0.3-0.9 mm with a catalytically active component in the amount of 0.01-2.2% of the mass. The ratio of the height of the catalyst layer to the diameter during the oxidation of oxalic acid is (5 ÷ 15): 1. As the catalytically active component of the solid-phase catalyst grain, platinum is used, either a platinum and ruthenium composition, or a platinum and zirconium composition, or a platinum, ruthenium and zirconium composition. The flow of acid-forming nitrogen oxides and carbon dioxide is formed by spontaneous separation of the gas phase from the catalysis zone by passing through a solid-phase catalyst at a speed of 2-10 columns. r / h of a solution containing oxalic and nitric acids with a concentration of 0.2-0.8 mol / l and 1.5-8.5 mol / l, respectively. The content of the components in the generated gas stream and the rate of its entry from the catalysis zone of the column are provided by the feed rate of the feed water stream to the catalysis zone with the indicated content of oxalic and nitric acids.
При концентрации азотной кислоты в питающем водном потоке 1,5-4,2 моль/л преобладающая реакция каталитически активируемого окисления щавелевой кислоты протекает с образованием монооксида азота:When the concentration of nitric acid in the feed water stream is 1.5-4.2 mol / L, the predominant reaction of catalytically activated oxalic acid oxidation proceeds with the formation of nitric monoxide:
H2C2O4+0,66HNO3→2CO2+0,66NO+1,33H2O.H 2 C 2 O 4 + 0.66HNO 3 → 2CO 2 + 0.66NO + 1.33H 2 O.
При концентрации азотной кислоты в питающем водном потоке 4,2-8,5 моль/л преобладающая реакция каталитически активируемого окисления щавелевой кислоты протекает с образованием диоксида азота:When the concentration of nitric acid in the feed water stream is 4.2-8.5 mol / L, the predominant reaction of the catalytically activated oxidation of oxalic acid proceeds with the formation of nitrogen dioxide:
H2C2O4+2HNO3→2CO2+2NO2+H2O.H 2 C 2 O 4 + 2HNO 3 → 2CO 2 + 2NO 2 + H 2 O.
Скорость образования генерируемого газового потока и мольное соотношение между кислотообразующими оксидами азота зависит от состава питающего раствора и в процессе растворения ОЯТ является постоянной во времени величиной. Содержание в генерируемом потоке паров азотной кислоты и воды и их соотношение определяется температурным режимом процесса, конструкцией используемого аппарата колонного типа, наличием каплеуловителей на патрубках выдачи газовой фазы, температурой коммуникаций выдачи газового потока. Использование газообразных продуктов процесса каталитически активируемого окисления индуктора азотной кислотой для последующего растворения ОЯТ является отличительным признаком предлагаемого способа.The rate of formation of the generated gas stream and the molar ratio between acid-forming nitrogen oxides depends on the composition of the feed solution and during the dissolution of SNF is constant over time. The content in the generated stream of nitric acid and water vapor and their ratio is determined by the temperature regime of the process, the design of the column type apparatus used, the presence of droplet eliminators on the gas phase discharge pipes, and the temperature of the gas stream communication lines. The use of gaseous products of the catalytically activated oxidation of the inducer with nitric acid for the subsequent dissolution of spent nuclear fuel is a hallmark of the proposed method.
Поступающий из колонны каталитического окисления индуктора азотной кислотой газовый поток направляют на смешение с потоком кислорода. Процесс ведут в аппарате колонного типа при температуре 50-90°С на зернистом слое насадки (с размером зерна 0,12-1,5 мм) при соотношении высоты слоя к диаметру в диапазоне (3÷15):1. При этом скорость подачи объединенного потока через слой насадки составляет 0,2-60 аппаратн. об/мин. В частном случае зернистый слой насадки в поверхностном слое зерна содержит платину в количестве 0,05-0,95% масс. При смешении потоков в результате протекающих процессов 75-96% монооксид азота окисляется до диоксида азота, а содержащиеся в газовой фазе пары воды полностью преобразуются в пары азотной кислоты. Образование в газовой фазе безводной азотной кислоты при прохождении объединенным потоком зоны смешения определяется соотношением компонентов газовой фазы и обеспечивается мольным избытком диоксида азота к воде.The gas stream coming from the catalytic oxidation column of the inducer with nitric acid is sent to mixing with the oxygen stream. The process is carried out in a column type apparatus at a temperature of 50-90 ° C on the granular layer of the nozzle (with a grain size of 0.12-1.5 mm) with a ratio of layer height to diameter in the range (3 ÷ 15): 1. The feed rate of the combined stream through the nozzle layer is 0.2-60 hardware. rpm In the particular case, the granular layer of the nozzle in the surface layer of grain contains platinum in an amount of 0.05-0.95% of the mass. When flows are mixed as a result of ongoing processes, 75-96% of nitrogen monoxide is oxidized to nitrogen dioxide, and water vapor contained in the gas phase is completely converted to nitric acid vapor. The formation of anhydrous nitric acid in the gas phase when the combined zone passes through the mixing zone is determined by the ratio of the components of the gas phase and is provided by a molar excess of nitrogen dioxide to water.
2NO+O2→2NO2.2NO + O 2 → 2NO 2 .
4NO+3O2+2H2O→4HNO3.4NO + 3O 2 + 2H 2 O → 4HNO 3 .
Полученный таким образом объединенный и доокисленный газовый поток направляют в аппарат-реактор растворения (волоксидированного) ОЯТ.The combined and further oxidized gas stream thus obtained is directed to a dissolution apparatus (voloxidized) of spent nuclear fuel.
Предлагаемый способ обеспечивает равномерность подачи в реакционный объем реагентов из газовой фазы, которая определяется формированием однородного потока, содержащего кислотообразующие оксиды азота, и не содержащего при нормальном давлении, в отличие от способа-прототипа, конденсированные формы (представленные тетраоксидом азота). При этом поступающая в зону реакции газовая фаза представляет собой газообразную (газофазную) систему, имеющую в своем составе не только диоксид азота, но и монооксид азота (в количестве менее 2,9% масс.), а также компоненты, определяющие реакционную активность диссоциирующей системы относительно поверхности твердофазного компонента (волоксидированного ОЯТ): азотную кислоту и диоксид углерода.The proposed method provides a uniform supply of reactants from the gas phase to the reaction volume, which is determined by the formation of a uniform stream containing acid-forming nitrogen oxides and not containing, under normal pressure, in contrast to the prototype method, condensed forms (represented by nitrogen tetroxide). In this case, the gas phase entering the reaction zone is a gaseous (gas-phase) system, which includes not only nitrogen dioxide, but also nitrogen monoxide (in an amount of less than 2.9 wt%), as well as components that determine the reaction activity of the dissociating system relative to the surface of the solid-phase component (voloxidized SNF): nitric acid and carbon dioxide.
Предлагаемый способ обеспечивает простое и технологически пригодное получение необходимого количества реакционно-активной газовой фазы в непосредственной близости от аппарата-реактора и, в отличие от способа-прототипа, не требует проведения мероприятий по организации хранения и разработке специализированных устройств количественного введения тетраоксида азота в ходе растворения ОЯТ.The proposed method provides a simple and technologically suitable obtaining the required amount of reactive gas phase in the immediate vicinity of the reactor apparatus and, unlike the prototype method, does not require measures for organizing storage and development of specialized devices for the quantitative introduction of nitrogen tetroxide during the dissolution of SNF .
Пример 1.Example 1
7,0 г волоксидированного ОЯТ ВВЭР-1000 с глубиной выгорания 53 ГВт⋅сут/т урана после 11-летней выдержки помещали в аппарат-реактор колонного типа с отношением высоты к диаметру рабочей зоны 10:1 при объеме рабочей зоны 26,4 мл с ложным дном в виде металлокерамической перегородки с размером пор 30 мкм. В аппарат реактор вносили 10,7 мл азотной кислоты с концентрацией 2,2 моль/л. Зону реакции нагревали со скоростью 2,2°С/мин до температуры 30°С и термостатировали в течение 10 минут. Газовый поток получали путем смешения потоков кислорода и газообразных продуктов окисления щавелевой кислоты азотной кислотой в аппарате колонного типа при температуре 75°С на зернистом слое насадки. Используемый при смешении потоков кислорода и кислотообразующих оксидов азота зернистый слой представлял собой гранулированный оксид алюминия с размером зерна 0,4-0,9 мм с площадью удельной поверхности 9,4 м2/г и содержанием в поверхностном слое зерна платины в количестве 0,3% масс. Поток кислотообразующих оксидов азота получали путем самопроизвольного выхода газовой фазы из зоны катализа в аппарате колонного типа при пропускании при 85°С раствора содержащего 0,6 моль/л щавелевой кислоты и 1,5 моль/л азотной кислоты со скоростью 6,8 колон. об/ч через зернистый слой катализатора, имеющего соотношение высоты к диаметру 5:1 при размере зерна 0,4-0,6 мм и содержащего в поверхностном слое зерна платину в количестве 0,2% масс., циркония - 0,5% масс.After 11 years of aging, 7.0 g of VVER-1000 voloxidized SNF with a burnup depth of 53 GW · s / t was placed in a column-type reactor apparatus with a ratio of height to diameter of the working zone of 10: 1 with a working zone volume of 26.4 ml s false bottom in the form of a cermet partition with a pore size of 30 microns. 10.7 ml of nitric acid with a concentration of 2.2 mol / L were introduced into the reactor apparatus. The reaction zone was heated at a rate of 2.2 ° C / min to a temperature of 30 ° C and thermostated for 10 minutes. The gas stream was obtained by mixing the flows of oxygen and gaseous products of oxalic acid oxidation with nitric acid in a column type apparatus at a temperature of 75 ° C on a granular packing layer. The granular layer used in mixing the flows of oxygen and acid-forming nitrogen oxides was granular alumina with a grain size of 0.4-0.9 mm with a specific surface area of 9.4 m 2 / g and a content of 0.3 g of platinum in the surface layer % of the mass. A stream of acid-forming nitrogen oxides was obtained by spontaneous exit of the gas phase from the catalysis zone in a column type apparatus while passing a solution containing 0.6 mol / L oxalic acid and 1.5 mol / L nitric acid at a speed of 6.8 columns at 85 ° C. r / h through a granular catalyst layer having a height to diameter ratio of 5: 1 with a grain size of 0.4-0.6 mm and containing in the surface layer of grain platinum in an amount of 0.2% by weight, zirconium - 0.5% by weight .
Объединенный газовый поток содержал 11,9% масс. диоксида азота, 56,3% масс. диоксида углерода, 24,4% масс. кислорода, 3,5% масс. азотной кислоты. Средняя скорость подачи диоксида азота в реакционный объем составляла 73 ммоль/ч.The combined gas stream contained 11.9% of the mass. nitrogen dioxide, 56.3% of the mass. carbon dioxide, 24.4% of the mass. oxygen, 3.5% of the mass. nitric acid. The average feed rate of nitrogen dioxide into the reaction volume was 73 mmol / h.
Процесс растворения проводили при постоянно поддерживаемой температуре реакционной среды 42°С путем термостатирования потоком теплоносителя во внешнюю рубашку аппарата-реактора (в режиме охлаждения).The dissolution process was carried out at a constantly maintained reaction temperature of 42 ° C by thermostating by the flow of coolant into the outer jacket of the reactor apparatus (in cooling mode).
Для полного растворения навески волоксидированного ОЯТ понадобилось 70 минут. Степень использования оксидов азота составила 77,2%. Концентрация азотной кислоты в процессе растворения изменялась в интервале 1,4-1,9 моль/л. Объем образовавшегося продукта составил 13,2 мл при плотности 1,65 г/см3. Продукт кислотного растворения волоксидированного ОЯТ содержал уран в количестве 433±10 г/л, азотную кислоту с концентрацией 1,9 моль/л. Полнота растворения актинидов составила: для урана 99,99%, для плутония 99,89%. Степень переведения в раствор осадкообразующих элементов составила: для циркония 9,9%, для молибдена 32,4%.It took 70 minutes to completely dissolve a portion of voloxidized SNF. The utilization of nitrogen oxides was 77.2%. The concentration of nitric acid in the process of dissolution varied in the range of 1.4-1.9 mol / L. The volume of the product formed was 13.2 ml at a density of 1.65 g / cm 3 . The product of acid dissolution of voloxidized SNF contained uranium in an amount of 433 ± 10 g / l, nitric acid with a concentration of 1.9 mol / l. The completeness of dissolution of actinides was: for uranium 99.99%, for plutonium 99.89%. The degree of conversion of precipitating elements into the solution was: for zirconium 9.9%, for molybdenum 32.4%.
Полученный продукт кислотного растворения волоксидированного ОЯТ после осветления на микрофильтрационной перегородке с размером пор 0,05 мкм сохранял фазовую устойчивость при термостатировании при 40°С в течение 120 часов и не образовывал твердой фазы при последующей исчерпывающей экстракции (последовательными накладками отдельных порций свежего экстрагента).After clarification on the microfiltration partition with a pore size of 0.05 μm, the obtained product of acid dissolution of voloxidized SNF retained phase stability upon incubation at 40 ° C for 120 hours and did not form a solid phase upon subsequent exhaustive extraction (successive overlays of individual portions of fresh extractant).
Пример 2.Example 2
Тип используемого ОЯТ, организация реакционной системы, порядок загрузки и формирования потока газообразного реагента были использованы аналогично примеру 1. Количество взятого на эксперимент реагента составило: 8,0 г для волоксидированного ОЯТ и 10,4 мл для азотной кислоты с концентрацией 1,4 моль/л. Объединенный газовый поток получали аналогично примеру 1 при температуре зернистого слоя насадки 95°С.The type of SNF used, the organization of the reaction system, the loading and formation of the gaseous reagent stream were used analogously to Example 1. The amount of reagent taken for the experiment was 8.0 g for voloxidized SNF and 10.4 ml for nitric acid with a concentration of 1.4 mol / l The combined gas stream was obtained analogously to example 1 at a temperature of the granular layer of the nozzle 95 ° C.
Поток кислотообразующих оксидов азота получали при пропускании раствора, содержащего 0,6 моль/л щавелевой кислоты и 3,8 моль/л азотной кислоты, со скоростью 3,4 колон. об/ч при 95°С через зернистый слой катализатора, имеющего соотношение высоты к диаметру 10:1 при размере зерна 0,7-0,9 мм и содержащего в поверхностном слое зерна платину в количестве 0,05% масс., циркония - 0,9% масс.A stream of acid-forming nitrogen oxides was obtained by passing a solution containing 0.6 mol / L of oxalic acid and 3.8 mol / L of nitric acid at a rate of 3.4 columns. r / h at 95 ° C through a granular catalyst layer having a height to diameter ratio of 10: 1 with a grain size of 0.7-0.9 mm and containing in the surface layer of grain platinum in an amount of 0.05% by weight, zirconium - 0 9% of the mass.
Объединенный газовый поток содержал 19,5% масс. диоксида азота, 47,8% масс. диоксида углерода, 23,8% масс. кислорода, 5,9% масс. азотной кислоты. Средняя скорость подачи диоксида азота в реакционный объем составляла 60 ммоль/ч.The combined gas stream contained 19.5% of the mass. nitrogen dioxide, 47.8% of the mass. carbon dioxide, 23.8% of the mass. oxygen, 5.9% of the mass. nitric acid. The average feed rate of nitrogen dioxide into the reaction volume was 60 mmol / h.
Процесс растворения проводили при постоянно поддерживаемой температуре реакционной среды 33°С путем термостатирования потоком теплоносителя во внешнюю рубашку аппарата-реактора (в режиме охлаждения).The dissolution process was carried out at a constantly maintained reaction temperature of 33 ° C by thermostating by the flow of coolant into the outer jacket of the reactor apparatus (in cooling mode).
Для полного растворения навески волоксидированного ОЯТ понадобилось 100 минут. Степень использования оксидов азота составила 90,5%. Концентрация азотной кислоты в процессе растворения изменялась в интервале 1,4-2,4 моль/л. Объем образовавшегося продукта составил 13,4 мл при плотности 1,70 г/см3. Концентрация урана в продукте кислотного растворения волоксидированного ОЯТ составила 485±11 г/л, азотной кислоты - 2,2 моль/л. Полнота растворения актинидов составила: для урана 99,98%, для плутония 99,88%. Степень переведения в раствор осадкообразующих элементов составила: для циркония 6,7%, для молибдена 21,1%.It took 100 minutes to completely dissolve a portion of voloxidized SNF. The utilization of nitrogen oxides was 90.5%. The concentration of nitric acid in the process of dissolution varied in the range of 1.4-2.4 mol / L. The volume of the product formed was 13.4 ml at a density of 1.70 g / cm 3 . The concentration of uranium in the product of acid dissolution of voloxidized SNF was 485 ± 11 g / l, nitric acid - 2.2 mol / l. The completeness of dissolution of actinides was: for uranium 99.98%, for plutonium 99.88%. The degree of conversion of precipitating elements to the solution was: for zirconium 6.7%, for molybdenum 21.1%.
Полученный продукт кислотного растворения волоксидированного ОЯТ после осветления на микрофильтрационной перегородке с размером пор 0,15 мкм сохранял фазовую устойчивость при термостатировании при 35°С в течение 240 часов и не образовывал твердой фазы при последующей исчерпывающей экстракции (последовательными накладками отдельных порций свежего экстрагента).After clarification on the microfiltration partition with a pore size of 0.15 μm, the obtained product of acid dissolution of voloxidized SNF retained phase stability upon incubation at 35 ° C for 240 hours and did not form a solid phase upon subsequent exhaustive extraction (by successive overlays of individual portions of fresh extractant).
Claims (13)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016134384A RU2626764C1 (en) | 2016-08-22 | 2016-08-22 | Method of dissolving voloxidated irradiated nuclear fuel |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016134384A RU2626764C1 (en) | 2016-08-22 | 2016-08-22 | Method of dissolving voloxidated irradiated nuclear fuel |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2626764C1 true RU2626764C1 (en) | 2017-08-01 |
Family
ID=59632701
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016134384A RU2626764C1 (en) | 2016-08-22 | 2016-08-22 | Method of dissolving voloxidated irradiated nuclear fuel |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2626764C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2762699C1 (en) * | 2020-12-28 | 2021-12-22 | Акционерное Общество "Наука И Инновации" | Method for dissolving irradiated materials containing transuranium elements, including irradiated nuclear fuel for destructive radiochemical testing |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4656015A (en) * | 1984-09-17 | 1987-04-07 | General Electric Company | Continuous process for the production of powdered uranium dioxide from uranyl nitrate |
| SU1595014A1 (en) * | 1989-01-26 | 1997-03-20 | В.И. Марченко | Method of producing uranium (iv) or plutonium (iii) producing |
| US20030172959A1 (en) * | 2001-10-12 | 2003-09-18 | Bobolink, Inc. | Radioactive decontamination and translocation method |
| JP2005187220A (en) * | 2003-12-24 | 2005-07-14 | Nuclear Fuel Ind Ltd | Preparation method of uranyl nitrate solution |
| RU2446493C2 (en) * | 2009-08-31 | 2012-03-27 | Российская Федерация в лице Государственной корпорации по атомной энергии "Росатом" (госзаказчик) | Method of producing actinide nitrates |
-
2016
- 2016-08-22 RU RU2016134384A patent/RU2626764C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4656015A (en) * | 1984-09-17 | 1987-04-07 | General Electric Company | Continuous process for the production of powdered uranium dioxide from uranyl nitrate |
| SU1595014A1 (en) * | 1989-01-26 | 1997-03-20 | В.И. Марченко | Method of producing uranium (iv) or plutonium (iii) producing |
| US20030172959A1 (en) * | 2001-10-12 | 2003-09-18 | Bobolink, Inc. | Radioactive decontamination and translocation method |
| JP2005187220A (en) * | 2003-12-24 | 2005-07-14 | Nuclear Fuel Ind Ltd | Preparation method of uranyl nitrate solution |
| RU2446493C2 (en) * | 2009-08-31 | 2012-03-27 | Российская Федерация в лице Государственной корпорации по атомной энергии "Росатом" (госзаказчик) | Method of producing actinide nitrates |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2762699C1 (en) * | 2020-12-28 | 2021-12-22 | Акционерное Общество "Наука И Инновации" | Method for dissolving irradiated materials containing transuranium elements, including irradiated nuclear fuel for destructive radiochemical testing |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1792444B (en) | Method for preparing a catalyst for oxidation of methanol to formaldehyde | |
| CN110102295A (en) | A kind of ruthenium catalyst and preparation method thereof for synthesizing ammonia | |
| JPH0257878B2 (en) | ||
| Mishra et al. | Development of a continuous homogeneous process for denitration by treatment with formaldehyde | |
| RU2626764C1 (en) | Method of dissolving voloxidated irradiated nuclear fuel | |
| RU2626854C2 (en) | Method for producing mixed uranium and plutonium oxides | |
| CN113526558B (en) | Method for preparing uranium nitrate by reducing uranyl nitrate through catalytic hydrogenation | |
| CN101161342B (en) | Method for preparing high activity loading type RhxAu-x/Y nanometer catalyst | |
| RU2446493C2 (en) | Method of producing actinide nitrates | |
| Salomon et al. | Optimization of the aqueous processing of irradiated fuel from nuclear power reactors. Use of uranium (IV) nitrate as reductant in a Purex type processing plant | |
| CN114927253A (en) | Method for dissolving uranium oxide or spent fuel oxide by carbonate solution | |
| JPS6034502B2 (en) | Method for reducing plutonium | |
| CA1074978A (en) | Method for converting uf5 to uf4 in a molten fluoride salt | |
| RU2543086C1 (en) | Method of obtaining individual and mixed metal oxides | |
| RU2619583C1 (en) | Method of oxidizing processing (voloxidation) of irradiated nuclear fuel | |
| RU2172792C1 (en) | Method of extraction of uranium from ores | |
| Rainey | Hydrogen reduction of Pu (IV) to Pu (III) | |
| RU2638543C1 (en) | Method of producing mixed uranium-plutonium oxide | |
| Zhu et al. | Extraction of platinum at high phase ratio via a rotating packed bed integrated with falling film | |
| RU2626767C1 (en) | Method for evaporating highly active raffinate from processing of spent nuclear fuel | |
| RU2654536C1 (en) | Method of oxidating treatment (voloxidiation) of irradiated nuclear fuel | |
| RU2576530C1 (en) | Method of cleaning uranium products from treatment of spent nuclear fuel from ruthenium | |
| CN106582269B (en) | Use the method for modification sections catalyst ethane oxidation | |
| Bugrov et al. | Development and pilot testing of new Flow diagrams for plutonium purification at the RT-1 plant | |
| Lawroski et al. | Redox Process-A Solvent-Extraction Reprocessing Method for Irradiated Uranium |