RU2727140C1 - Irradiated nuclear fuel extraction processing method - Google Patents

Irradiated nuclear fuel extraction processing method Download PDF

Info

Publication number
RU2727140C1
RU2727140C1 RU2020103836A RU2020103836A RU2727140C1 RU 2727140 C1 RU2727140 C1 RU 2727140C1 RU 2020103836 A RU2020103836 A RU 2020103836A RU 2020103836 A RU2020103836 A RU 2020103836A RU 2727140 C1 RU2727140 C1 RU 2727140C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
plutonium
uranium
extract
extraction
technetium
Prior art date
Application number
RU2020103836A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Иванович Волк
Владимир Николаевич Алексеенко
Игорь Александрович Меркулов
Андрей Викторович Обедин
Любовь Николаевна Подрезова
Владимир Николаевич Рубисов
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Горно-химический комбинат" (ФГУП "ГХК")
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 Федеральное государственное унитарное предприятие "Горно-химический комбинат" (ФГУП "ГХК") filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Горно-химический комбинат" (ФГУП "ГХК")
Priority to RU2020103836A priority Critical patent/RU2727140C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2727140C1 publication Critical patent/RU2727140C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C19/00Arrangements 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
    • G21C19/42Reprocessing of irradiated fuel
    • G21C19/44Reprocessing of irradiated fuel of irradiated solid fuel
    • G21C19/46Aqueous processes, e.g. by using organic extraction means, including the regeneration of these means
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies

Abstract

FIELD: nuclear physics and equipment.SUBSTANCE: invention relates to extraction technology of irradiated nuclear fuel processing. Uranium, plutonium and associated elements are extracted from a nitrate solution, the extract is washed, re-extracting plutonium with a portion of uranium, washing the uranium extract from plutonium, neptunium and technetium residues, correcting the plutonium re-extract based on nitric acid content and oxidising plutonium (III) to plutonium (IV), repeatedly extracting plutonium with part of uranium, washing the extract of repeated extraction and repeatedly re-extracting plutonium. First re-extraction of plutonium with a portion of uranium is carried out with an aqueous stream containing reducers for plutonium (IV) and technetium (VII) at high ratio up to O:B = 35. Final purification of the uranium extract is carried out with a slightly acid complexone solution. Used complexone solution is delivered for washing of uranium-plutonium extract, concentrated nitric acid is added to the plutonium-technetium re-extract to a content of not less than 3 mol/l and passed through a catalytic oxidation column with a carbon catalyst. Treated re-extract is directed to affinity block. Plutonium re-extract with part of uranium is removed from process, and organic flow is directed to head extractor.EFFECT: invention reduces volume of liquid radioactive wastes.6 cl, 2 dwg, 3 tbl

Description

Изобретение относится к технологии переработки облученного ядерного топлива (ОЯТ), конкретно - к экстракционной технологии переработки растворов, полученных при растворении ОЯТ и прошедших стадию осветления.The invention relates to a technology for processing irradiated nuclear fuel (SNF), specifically - to an extraction technology for processing solutions obtained by dissolving spent nuclear fuel and passed the clarification stage.

Общепринятой является экстракционная переработка таких растворов с использованием трибутилфосфата (ТБФ) в виде 30% по объему раствора в углеводородном разбавителе (УВР).Extraction processing of such solutions using tributyl phosphate (TBP) in the form of a 30% by volume solution in a hydrocarbon diluent (HCR) is generally accepted.

Переработка, как правило, реализуется в виде трех экстракционных циклов, каждый из которых имеет собственный контур оборотного экстрагента с узлом внутрицикловой регенерации. На первом цикле производится совместная экстракция и раздельная реэкстракция урана и плутония, далее уран и плутоний перерабатываются на собственных аффинажных циклах (см., например, А.А. Копырин, А.И. Карелин, В.А. Карелин. Технология производства и радиохимической переработки ядерного топлива. М., «Издательство Атомэнергоиздат», 2006 г)Processing, as a rule, is implemented in the form of three extraction cycles, each of which has its own circulating extractant circuit with an intracycle regeneration unit. In the first cycle, joint extraction and separate reextraction of uranium and plutonium is carried out, then uranium and plutonium are processed at their own refining cycles (see, for example, A.A. Kopyrin, A.I. Karelin, V.A.Karelin. Production technology and radiochemical reprocessing of nuclear fuel. M., "Publishing house Atomenergoizdat", 2006)

Недостатки такого способа:Disadvantages of this method:

- внутрицикловая регенерация экстрагента плутониевого аффинажного цикла является значимым источником солесодержащих ЖРО среднего уровня активности;- intracycle regeneration of the extractant of the plutonium refining cycle is a significant source of saline LRW of the average activity level;

- для исключения попадания плутония в карбонатно-щелочные регенераты требуется повышенный расход реэкстрагента, что приводит к разбавлению плутониевого реэкстракта.- to exclude the ingress of plutonium into the carbonate-alkaline regenerates, an increased consumption of the stripping agent is required, which leads to the dilution of the plutonium stripping.

Наиболее близким является способ переработки ОЯТ, известный как СОЕХ-процесс (П. Барон, Б. Динх, М. Массон, Ф. Дрэн, Ж.-Л. Эмен. Способ регенерации отработанного ядерного топлива и получения смешанного уран-плутониевого оксида. Патент РФ №2431896, МПК G21C 19/46, 2011 г). Способ предусматривает окислительную обработку плутониевого реэкстракта, получаемого при отделении плутония от урана, и последующую переработку реэкстракта по аффинажной схеме (повторную экстракцию плутония и части урана, промывку экстракта и реэкстракцию плутония и части урана). Для проведения перечисленных операций используют оборотный экстрагент головного уран-плутониевого цикла.The closest is the method of reprocessing spent nuclear fuel, known as the SOEX-process (P. Baron, B. Dingch, M. Masson, F. Drain, J.-L. Emen. A method of regenerating spent nuclear fuel and producing mixed uranium-plutonium oxide. Patent RF No. 2431896, IPC G21C 19/46, 2011). The method provides for the oxidative treatment of plutonium strip obtained by separating plutonium from uranium, and subsequent processing of the strip according to the refining scheme (repeated extraction of plutonium and part of uranium, washing of the extract and stripping of plutonium and part of uranium). To carry out these operations, a circulating extractant of the head uranium-plutonium cycle is used.

Таким образом, экстракционный аффинаж плутония функционирует в режиме субцикла, т.е. цикла без собственного контура экстрагента. Органический поток после операции повторной реэкстракции плутония присоединяют к уран-плутониевому экстракту перед первой реэкстракцией плутония. Такое решение снимает требование к полноте повторной реэкстракции, что существенно упрощает проведение этой операции.Thus, the extraction refining of plutonium operates in the subcycle mode, i.e. cycle without its own extractant circuit. The organic stream after the plutonium re-stripping operation is added to the uranium-plutonium extract before the first plutonium stripping. This solution removes the requirement for completeness of repeated stripping, which greatly simplifies this operation.

В описании изобретения к патенту приведены варианты, незначительно отличающиеся от вышеописанного (иные реагенты-восстановители, варианты формирования потоков), но везде сохраняется последовательность операций переноса плутония из головного цикла в собственный субцикл и вывод плутония из процесса экстракционной переработки в виде реэкстракта субцикла.In the description of the invention to the patent, options are given that slightly differ from the above (other reducing reagents, options for the formation of streams), but everywhere the sequence of operations for transferring plutonium from the head cycle to its own subcycle and removing plutonium from the extraction processing process in the form of a reextract subcycle is preserved.

По технической сущности этот способ наиболее близок к заявляемому способу и выбран в качестве прототипа.In technical essence, this method is the closest to the claimed method and is chosen as a prototype.

Недостатками прототипа являются:The disadvantages of the prototype are:

1. Низкое содержание плутония (4,2 г/л) в потоке, подаваемом на повторную экстракцию, и, как следствие, большой поток рафината повторной экстракции 2,59 м3/тТМ (тТМ - тонна тяжелых металлов, U + Pu), требующий утилизации.1. Low content of plutonium (4.2 g / l) in the stream supplied for re-extraction, and, as a consequence, a large flow of re-extraction raffinate 2.59 m 3 / tТМ (tТМ - ton of heavy metals, U + Pu), requiring disposal.

2. Низкое соотношение потоков органической (О) и водной (В) фаз на повторной экстракции плутония, O:B = 1:4,35. При таком соотношении возможны потери плутония с рафинатом при незначительных отклонениях процесса экстракции от регламентного режима.2. Low ratio of flows of organic (O) and aqueous (B) phases on repeated extraction of plutonium, O: B = 1: 4.35. With such a ratio, losses of plutonium with raffinate are possible with slight deviations of the extraction process from the routine mode.

Задача: разработка способа переработки ОЯТ, обеспечивающего переработку на аффинажном переделе концентрированных растворов плутония в режиме с повышенным относительным расходом потока экстрагента.Objective: development of a method for SNF reprocessing, which ensures reprocessing of concentrated plutonium solutions at the refinery in a mode with an increased relative flow rate of the extractant flow.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является снижение объема жидких радиоактивных отходов (ЖРО), генерируемых технологическим процессом, и повышение технологической устойчивости процесса.The technical result of the proposed invention is to reduce the volume of liquid radioactive waste (LRW) generated by the technological process, and to increase the technological stability of the process.

Указанный результат достигается в способе экстракционной переработки ОЯТ, согласно которому уран, плутоний и сопутствующие нептуний, технеций и цирконий экстрагируют из азотнокислого раствора, промывают экстракт, реэкстрагируют плутоний с частью урана, отмывают урановый экстракт от остатков плутония, нептуния и технеция, корректируют реэкстракт плутония по содержанию азотной кислоты и окисляют плутоний (III) до плутония (IV), повторно экстрагируют плутоний с частью урана, промывают экстракт повторной экстракции и повторно реэкстрагируют плутоний, при этом первую реэкстракцию плутония с частью урана осуществляют обработкой экстракта водным потоком, содержащим восстановители для плутония (IV) и технеция (VII) при высоком соотношении органического (О) и водного (В) потоков вплоть до O:В = 35, доочистку уранового экстракта проводят слабокислым раствором комплексона, преимущественно диэтилентриаминпентауксусной кислоты (ДТПА), отработанный раствор комплексона направляют на промывку уран-плутониевого экстракта, к реэкстракту плутония-технеция добавляют концентрированную азотную кислоту до содержания не менее 3 моль/л, после чего реэкстракт пропускают через колонну каталитического окисления с углеродным катализатором, прошедший окислительную обработку реэкстракт направляют на аффинажный блок, где осуществляют операции экстракции урана и плутония, промывки экстракта, восстановительной экстракции плутония и, при необходимости, промывки реэкстракта оборотным экстрагентом, далее реэкстракт плутония с частью урана выводят из процесса, а органический поток, покидающий аффинажный блок и содержащий избыточный уран и незначительное количество плутония, направляют в головной экстрактор в зону интенсивного массообмена.This result is achieved in the method of SNF extraction reprocessing, according to which uranium, plutonium and accompanying neptunium, technetium and zirconium are extracted from a nitric acid solution, the extract is washed, plutonium is reextracted with a part of uranium, the uranium extract is washed from plutonium residues, neptunium and technetium are reextracted, plutonium is corrected content of nitric acid and oxidize plutonium (III) to plutonium (IV), re-extract plutonium with a part of uranium, wash the extract of repeated extraction and re-extract plutonium, while the first re-extraction of plutonium with a part of uranium is carried out by processing the extract with an aqueous stream containing reducing agents for plutonium ( IV) and technetium (VII) with a high ratio of organic (O) and water (B) streams up to O: B = 35, the uranium extract is purified with a weakly acidic complexone solution, mainly diethylenetriaminepentaacetic acid (DTPA), the spent complexone solution is sent to uranium washing -plu tonium extract, concentrated nitric acid is added to the plutonium-technetium reextract to a content of at least 3 mol / l, after which the reextract is passed through a catalytic oxidation column with a carbon catalyst, the reextract, which has undergone oxidative treatment, is sent to the refining unit, where the operations of uranium and plutonium extraction are carried out, washing the extract, reducing extraction of plutonium and, if necessary, washing the re-extract with a circulating extractant, then the plutonium re-extract with a part of uranium is removed from the process, and the organic flow leaving the refining unit and containing excess uranium and a small amount of plutonium is sent to the head extractor in the zone of intensive mass exchange ...

На фиг. 1 представлена принципиальная схема экстракционной переработки ОЯТ по предлагаемому способу (операции реэкстракции урана и регенерации экстрагента опущены). Поток питания поступает в ступень 17 головного экстракционного блока 1. Оборотный экстрагент может поступать в блок 1 как одним потоком (ступень 8), так и двумя (ступени 8 и 15), двухпоточный ввод реализуется при требовании повышения очистки экстракта от примесей (патент РФ №2 593 831, опубл. 10.08.216, Бюл. №22).FIG. 1 shows a schematic diagram of SNF extraction processing according to the proposed method (operations of uranium re-extraction and extractant regeneration are omitted). The feed flow enters stage 17 of the head extraction unit 1. The circulating extractant can enter unit 1 both in one flow (stage 8) and in two (stages 8 and 15); 2 593 831, publ. 10.08.216, bull. No. 22).

В качестве головного экстрактора может быть использована экстракционная колонна с расположением входных штуцеров и протяженностью различных зон массообмена аналогичной блоку дискретных экстракторов.An extraction column with the location of the inlet nozzles and the length of various mass transfer zones similar to the block of discrete extractors can be used as the head extractor.

Выходящий из блока 1 экстракт поступает на массообменный сепаратор 2, где производится очистка экстракта от эмульсионного уноса и первичная очистка от продуктов деления. Частично промытый экстракт поступает на блок промывки 3, где производится очистка экстракта от циркония и преобладающей части нептуния. Отработанный промывной раствор либо отмывают от урана и плутония оборотным экстрагентом (вариантно), либо перерабатывают на головном блоке совместно с потоком питания.The extract leaving unit 1 enters the mass-transfer separator 2, where the extract is purified from emulsion entrainment and primary purified from fission products. The partially washed extract goes to the washing unit 3, where the extract is purified from zirconium and the predominant part of neptunium. The spent wash solution is either washed from uranium and plutonium with a circulating extractant (optionally), or processed at the head unit together with the feed stream.

Следующей операцией является концентрирующая реэкстракция плутония и технеция, проводимая с использованием массообменного сепаратора 4. Отношение потоков органической (О) и водной (В) фаз на этой операции, O:В = 25-35, что недоступно для иных массообменных аппаратов, применяемых в экстракционной технологии (В.И. Волк, С.Н. Веселов, А.А. Жеребцов, В.Н. Рубисов. Радиохимия, 2010, т. 52 №5 с. 428-432). Реэкстрагент содержит сбалансированную смесь восстановителей, карбогидразида (КГ) (N2H3)2CO и диформилгидразина (ДФГ) N2H2(COH)2, первый из которых имеет высокие кинетические показатели по восстановлению Pu(IV)→Pu(III), второй по восстановлению Tc(VII)→Tc(IV).The next operation is the concentrating stripping of plutonium and technetium, carried out using a mass transfer separator 4. The ratio of the flows of the organic (O) and aqueous (B) phases in this operation, O: B = 25-35, which is not available for other mass transfer apparatus used in the extraction technologies (V. I. Volk, S. N. Veselov, A. A. Zherebtsov, V. N. Rubisov. Radiochemistry, 2010, vol. 52 No. 5 pp. 428-432). The stripping agent contains a balanced mixture of reducing agents, carbohydrazide (CG) (N 2 H 3 ) 2 CO and diformylhydrazine (DPG) N 2 H 2 (COH) 2 , the first of which has high kinetic parameters for the reduction of Pu (IV) → Pu (III) , the second in terms of reduction Tc (VII) → Tc (IV).

Возможно включение в состав каждого из реэкстрагентов аминокислоты, глицина (ГЛ) H2NCH2COOH, присутствие которой снижает эффективную концентрацию азотной кислоты за счет связывания с аминогруппой, что повышает эффективность работы восстановителей.It is possible to include in the composition of each of the stripping agents an amino acid, glycine (GL) H 2 NCH 2 COOH, the presence of which reduces the effective concentration of nitric acid due to binding to the amino group, which increases the efficiency of the reducing agents.

В предварительных экспериментах были определены концентрации реагентов, превышение которых уже не приводило к заметному росту операционного выхода плутония и технеция в реэкстракт. Он составил 99,5-99,9% для технеция и 93-97% для плутония, при этом 99% плутония в органическом потоке, выходящем из сепаратора 4, представлено плутонием (III), что связано с высоким отношением потоков O:В. Это обстоятельство позволяет легко отмыть урановый экстракт от остатков плутония и нептуния (от технеция экстракт отмывается уже на сепараторе 4) слабокислым раствором комплексообразователя, ДТПА, на блоке 5.In preliminary experiments, the concentrations of the reagents were determined, the excess of which no longer led to a noticeable increase in the operational yield of plutonium and technetium in the re-extract. It was 99.5-99.9% for technetium and 93-97% for plutonium, while 99% of the plutonium in the organic stream leaving separator 4 is plutonium (III), which is associated with a high ratio of O: B fluxes. This circumstance makes it possible to easily wash the uranium extract from the remains of plutonium and neptunium (from the technetium, the extract is washed off already at separator 4) with a weakly acidic solution of a complexing agent, DTPA, at unit 5.

На блоке 3 происходит переокисление плутония (III), поступающего с отработанным промывным раствором из ступени 42 блока 5 в ступень 41 блока 3. Кроме окисления азотной кислотой, плутоний (III) окисляется нептунием (IV), поступающим с экстрактом на ступень 25 блока 3. В результате нептуний локализуется в рафинате блока 3, при этом потери плутония с рафинатом менее 0,01% от поступающего.At block 3, plutonium (III) is re-oxidized, which is supplied with the spent washing solution from stage 42 of block 5 to stage 41 of block 3. In addition to oxidation with nitric acid, plutonium (III) is oxidized by neptunium (IV) supplied with the extract to stage 25 of block 3. As a result, neptunium is localized in the raffinate of Unit 3, while the loss of plutonium with raffinate is less than 0.01% of the incoming one.

Таким образом, технологическая взаимосвязь промывного блока 3, сепаратора 4 и промывного блока 5 обеспечивает следующие показатели:Thus, the technological interconnection of the washing unit 3, separator 4 and washing unit 5 provides the following indicators:

- блок 3 выполняет задачу очистки экстракта урана, плутония и технеция от циркония и, в связке с блоком 5, обеспечивает практически полный сброс нептуния в рафинат;- Unit 3 performs the task of purifying the extract of uranium, plutonium and technetium from zirconium and, in conjunction with Unit 5, provides almost complete discharge of neptunium into the raffinate;

- сепаратор 4 выполняет задачу получения концентрированного реэкстракта плутония с количественным выходом технеция в плутониевый поток;- separator 4 performs the task of obtaining a concentrated plutonium reextract with a quantitative yield of technetium into the plutonium stream;

- блок 5 решает задачу очистки экстракта урана от плутония и нептуния, при этом рафинат блока исключен из объемов ЖРО.- Unit 5 solves the problem of purifying the uranium extract from plutonium and neptunium, while the unit raffinate is excluded from the LRW volumes.

Урановый экстракт, выходящий из блока 5, очищен от плутония, нептуния и технеция. И, в зависимости от достигнутой очистки от продуктов деления, направляется либо на дополнительную промывку с последующей реэкстракцией урана, либо сразу на реэкстракцию урана (на фиг. 1 не показаны).The uranium extract leaving Unit 5 has been purified from plutonium, neptunium and technetium. And, depending on the achieved purification from fission products, it is sent either for additional washing followed by uranium stripping, or immediately for uranium stripping (not shown in Fig. 1).

Первый реэкстракт плутония-технеция (поток 84) подкисляется концентрированной азотной кислотой (поток 88) до содержания кислоты 3,25±0,25 моль/л и поступает на колонну каталитического окисления (ККО) 6, где происходит разрушение избытка восстановителей и окисление Pu(III) до Pu(IV) и Tc(IV) до Tc(VII), после чего направляется в ступень 57 аффинажного блока 7. На блоке 7 реализуются операции экстракции (ступени 49-57), двух разнокислотных промывок (ступени 58-64) и повторной реэкстракции плутония (ступени 68-70 в варианте отмывки реэкстракта от урана и ступени 65-70 в варианте получения уран-плутониевого реэкстракта).The first plutonium-technetium re-extract (stream 84) is acidified with concentrated nitric acid (stream 88) to an acid content of 3.25 ± 0.25 mol / L and enters the catalytic oxidation column (CCO) 6, where the excess of reducing agents is destroyed and Pu ( III) to Pu (IV) and Tc (IV) to Tc (VII), after which it is sent to stage 57 of the refining unit 7. At unit 7, extraction operations (stages 49-57), two different acid washings (stages 58-64) and repeated plutonium strip extraction (stages 68-70 in the variant of washing the strip from uranium and stages 65-70 in the variant of obtaining uranium-plutonium strip).

Пример 1. Было выполнено математическое моделирование процесса в соответствии со схемой, представленной на фиг. 1. Результаты моделирования сведены в таблицу 1.Example 1. A mathematical simulation of the process was performed in accordance with the scheme shown in FIG. 1. The simulation results are summarized in Table 1.

Представленный на фиг. 2 и в табл. 1 режим работы демонстрирует получение на переделе блок 3 - массообменный сепаратор 4 - блок 5 уранового экстракта, свободного от нептуния и проблемных продуктов деления - циркония и технеция.Shown in FIG. 2 and in table. 1 operating mode demonstrates the production of block 3 - mass transfer separator 4 - block 5 of uranium extract, free from neptunium and problematic fission products - zirconium and technetium.

В рассмотренном режиме конечным продуктом плутониевой ветви схемы является второй реэкстракт плутония, практически несодержащий урана. Такой вариант предусмотрен для раздельного получения оксидов урана и плутония с последующим их смешением при производстве различных видов уран-плутониевого топлива.In the considered regime, the final product of the plutonium branch of the scheme is the second plutonium re-extract, which is practically uranium-free. This option is provided for the separate production of uranium and plutonium oxides with their subsequent mixing in the production of various types of uranium-plutonium fuel.

При получении совместного оксида урана-плутония с содержанием плутония на уровне 50-60% от суммы металлов (т.н. мастер-продукт, получение которого предусматривает и способ-прототип путем сложных и продолжительных манипуляций со вторым плутониевым реэкстрактом) возможно получение совместного уран-плутониевого реэкстракта с требуемым соотношением урана и плутония при некоторой корректировке режима работы блока 7.When obtaining a joint uranium-plutonium oxide with a plutonium content at the level of 50-60% of the total metals (the so-called master product, the production of which also includes the prototype method by complex and prolonged manipulations with the second plutonium reextract), it is possible to obtain a joint uranium plutonium reextract with the required ratio of uranium and plutonium with some adjustment of the operating mode of Unit 7.

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

Figure 00000003
Figure 00000003

Пример 2. Было выполнено математическое моделирование работы аффинажного блока 7 в режиме получения уран-плутониевого реэкстракта (фиг. 2). Исключена подача оборотного экстрагента 94, отмывающего уран из потока реэкстракта 95. В зону восстановительной реэкстракции дополнительно подают глицин (потоки 98 и 99) в качестве стабилизатора процесса. Операции экстракции и промывки экстракта - аналогично представленным на фиг. 1 и в табл. 1.Example 2. Mathematical modeling of the operation of the refining unit 7 in the mode of obtaining a uranium-plutonium reextract was performed (Fig. 2). The supply of circulating extractant 94, which washes out uranium from the strip stream 95, is excluded. Glycine (streams 98 and 99) is additionally fed to the reduction strip section as a process stabilizer. The extraction and washing operations of the extract are similar to those shown in FIG. 1 and tab. 1.

Результаты моделирования представлены в табл. 2.The simulation results are presented in table. 2.

Figure 00000004
Figure 00000004

Как следует из данных табл. 3, незначительные изменения режима второй реэкстракции плутония позволяют получать в плутониевой ветви схемы уран-плутониевый реэкстракт, уже соответствующий мастер-продукту (50,4% плутония в варианте 1 и 57,8% в варианте 2), что выгодно отличает предлагаемый способ от способа-прототипа.As follows from the data table. 3, insignificant changes in the mode of the second plutonium strip extraction make it possible to obtain in the plutonium branch of the scheme a uranium-plutonium strip extract already corresponding to the master product (50.4% plutonium in option 1 and 57.8% in option 2), which favorably distinguishes the proposed method from the method -prototype.

Сопоставляемые показатели предлагаемого способа и способа-прототипа сведены в табл. 3.Comparable indicators of the proposed method and the prototype method are summarized in table. 3.

Figure 00000005
Figure 00000005

Из данных табл. 3 следует, что в предлагаемом способе удельные объемы потоков, требующих последующей утилизации (потоки 95 и 96), существенно меньше, чем в способе-прототипе.From the data table. 3 it follows that in the proposed method the specific volumes of flows requiring subsequent disposal (flows 95 and 96) are significantly less than in the prototype method.

Важное значение имеет то, что в предлагаемом способе удельный объем высококонцентрированного первого реэкстракта плутония в 4 раза меньше, чем в способе-прототипе. Это обстоятельство имеет то следствие, что операция повторной экстракции плутония в предлагаемом способе проводится при соотношении потоков фаз O:В = 1:1,43, а в способе-прототипе при O:В = 1:4,35, т.е. в предлагаемом способе в каждой ступени величина коэффициента экстракции в три раза превышает аналогичный показатель способа-прототипа, что значительно повышает технологическую устойчивость процесса в предлагаемом способе.It is important that in the proposed method, the specific volume of the highly concentrated first reextract of plutonium is 4 times less than in the prototype method. This circumstance has the consequence that the operation of the repeated extraction of plutonium in the proposed method is carried out at a ratio of flows of phases O: B = 1: 1.43, and in the prototype method at O: B = 1: 4.35, i.e. in the proposed method in each stage the value of the extraction coefficient is three times higher than that of the prototype method, which significantly increases the technological stability of the process in the proposed method.

Таким образом, сопоставление показателей способа-прототипа и предлагаемого способа достаточно полно демонстрирует преимущества предлагаемого способа.Thus, a comparison of the indicators of the prototype method and the proposed method fully demonstrates the advantages of the proposed method.

Claims (6)

1. Способ экстракционной переработки ОЯТ, включающий экстракцию урана, плутония и сопутствующих нептуния, технеция и циркония, промывки экстракта, реэкстракцию плутония с частью урана, отмывку уранового экстракта от остатков плутония, нептуния и, при необходимости, технеция, корректировку состава реэкстракта плутония с частью урана и последующую окислительную обработку реэкстракта, повторную экстракцию плутония с частью урана, промывку экстракта повторной экстракции и повторную реэкстракцию плутония, отличающийся тем, что первую реэкстракцию плутония с частью урана осуществляют обработкой экстракта водным потоком, содержащим восстановители для плутония (IV) и технеция (VII) при высоком соотношении органического (О) и водного (В) потоков, вплоть до O:В = 35, доочистку уранового экстракта проводят слабокислым раствором комплексона, преимущественно диэтилентриаминпентауксусной кислоты, отработанный раствор комплексона направляют на промывку уран-плутониевого экстракта, к реэкстракту плутония-технеция добавляют концентрированную азотную кислоту до содержания не менее 3 моль/л, после чего реэкстракт пропускают через колонну каталитического окисления с углеродным катализатором, прошедший окислительную обработку реэкстракт направляют на аффинажный блок, где осуществляют операции экстракции урана и плутония, промывки экстракта, восстановительной экстракции плутония и, при необходимости, промывки реэкстракта оборотным экстрагентом, далее реэкстракт плутония с частью урана выводят из процесса, а органический поток, покидающий аффинажный блок и содержащий избыточный уран и незначительное количество плутония, направляют в головной экстрактор в зону интенсивного массообмена.1. A method for SNF extraction processing, including the extraction of uranium, plutonium and associated neptunium, technetium and zirconium, washing the extract, stripping plutonium with a part of uranium, washing the uranium extract from residues of plutonium, neptunium and, if necessary, technetium, adjusting the composition of the stripping plutonium with a part uranium and subsequent oxidative treatment of the reextract, re-extraction of plutonium with a part of uranium, washing of the re-extraction extract and re-re-extraction of plutonium, characterized in that the first re-extraction of plutonium with a part of uranium is carried out by processing the extract with an aqueous stream containing reducing agents for plutonium (IV) and technetium (VII ) with a high ratio of organic (O) and water (B) streams, up to O: B = 35, the uranium extract is purified with a weakly acidic solution of a complexone, mainly diethylenetriaminepentaacetic acid, the spent solution of a complexone is sent to the washing of the uranium-plutonium extract, to the pluto strip extract nium-technetium add concentrated nitric acid to a content of at least 3 mol / l, after which the re-extract is passed through a catalytic oxidation column with a carbon catalyst, the re-extract that has undergone oxidative treatment is sent to the refining unit, where the operations of uranium and plutonium extraction, extract washing, reductive extraction are carried out plutonium and, if necessary, washing the re-extract with a circulating extractant, then the plutonium re-extract with part of the uranium is removed from the process, and the organic flow leaving the refining unit and containing excess uranium and a small amount of plutonium is sent to the head extractor in the zone of intensive mass transfer. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что концентрирующую реэкстракцию плутония и технеция с частью урана осуществляют в массообменном сепараторе.2. The method according to claim 1, characterized in that the concentrating strip extraction of plutonium and technetium with a part of uranium is carried out in a mass transfer separator. 3. Способ по пп. 1, 2, отличающийся тем, что реэкстрагент плутония и технеция, подаваемый на сепаратор, содержит до 0,45 моль/л карбогидразида, до 0,15 моль/л диформилгидразина и до 0,45 моль/л азотной кислоты.3. The method according to PP. 1, 2, characterized in that the plutonium and technetium stripping agent supplied to the separator contains up to 0.45 mol / L of carbohydrazide, up to 0.15 mol / L of diformylhydrazine and up to 0.45 mol / L of nitric acid. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве углеродного катализатора используют углеродный гемосорбент ВНИИТУ-1.4. The method according to claim 1, characterized in that carbon hemosorbent VNIITU-1 is used as the carbon catalyst. 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что реэкстрагент плутония, подаваемый на повторную реэкстракцию, содержит до 0,65 моль/л карбогидразида и до 0,65 моль/л азотной кислоты.5. The method according to claim 1, characterized in that the plutonium stripping agent supplied for repeated stripping contains up to 0.65 mol / l of carbohydrazide and up to 0.65 mol / l of nitric acid. 6. Способ по .пп. 1, 3, 5, отличающийся тем, что реэкстрагенты дополнительно содержат до 1 моль/л глицина.6. Method according to pp. 1, 3, 5, characterized in that the stripping agents additionally contain up to 1 mol / l glycine.
RU2020103836A 2020-01-28 2020-01-28 Irradiated nuclear fuel extraction processing method RU2727140C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020103836A RU2727140C1 (en) 2020-01-28 2020-01-28 Irradiated nuclear fuel extraction processing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020103836A RU2727140C1 (en) 2020-01-28 2020-01-28 Irradiated nuclear fuel extraction processing method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2727140C1 true RU2727140C1 (en) 2020-07-21

Family

ID=71741062

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020103836A RU2727140C1 (en) 2020-01-28 2020-01-28 Irradiated nuclear fuel extraction processing method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2727140C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2751019C1 (en) * 2020-11-16 2021-07-07 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Method for controlling the process of saturation of extractant in extraction pulsation column of nuclear-safe design
RU2793956C1 (en) * 2022-04-20 2023-04-11 Федеральное государственное унитарное предприятие "Горно-химический комбинат" (ФГУП "ГХК") Extraction method for processing uranium-containing solutions

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2069903C1 (en) * 1993-03-23 1996-11-27 Научно-производственное объединение "Радиевый институт им.В.Г.Хлопина" Method for recovering irradiated nuclear fuel
RU2107959C1 (en) * 1996-07-19 1998-03-27 Производственное объединение "МАЯК" Method for cleaning uranium from plutonium
DE602005006623D1 (en) * 2004-12-29 2008-06-19 Cogema IMPROVEMENT OF THE PUREX PROCESS AND USES THEREOF
RU2431896C2 (en) * 2006-05-24 2011-10-20 Коммиссариат А Л`Энержи Атомик Regeneration method of spent nuclear fuel and obtaining of mixed uranium-plutonium oxide

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2069903C1 (en) * 1993-03-23 1996-11-27 Научно-производственное объединение "Радиевый институт им.В.Г.Хлопина" Method for recovering irradiated nuclear fuel
RU2107959C1 (en) * 1996-07-19 1998-03-27 Производственное объединение "МАЯК" Method for cleaning uranium from plutonium
DE602005006623D1 (en) * 2004-12-29 2008-06-19 Cogema IMPROVEMENT OF THE PUREX PROCESS AND USES THEREOF
RU2431896C2 (en) * 2006-05-24 2011-10-20 Коммиссариат А Л`Энержи Атомик Regeneration method of spent nuclear fuel and obtaining of mixed uranium-plutonium oxide

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2751019C1 (en) * 2020-11-16 2021-07-07 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Method for controlling the process of saturation of extractant in extraction pulsation column of nuclear-safe design
RU2793956C1 (en) * 2022-04-20 2023-04-11 Федеральное государственное унитарное предприятие "Горно-химический комбинат" (ФГУП "ГХК") Extraction method for processing uranium-containing solutions

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2400841C2 (en) Improved purex method and use thereof
CN107851470B (en) Method for treating aqueous nitric acid solution resulting from dissolution of spent nuclear fuel
KR101900112B1 (en) Method for treating spent nuclear fuel not requiring a plutonium reductive back-extraction operation
JP5802660B2 (en) Improved treatment of spent nuclear fuel
RU2542868C2 (en) Method of purifying uranium from natural uranium concentrate
RU2352006C2 (en) Method of uranium separation ( vi ) from actinoids ( iv ) and-or ( vi ) and its use
RU2727140C1 (en) Irradiated nuclear fuel extraction processing method
KR20090029819A (en) Method for separating a chemical element from uranium(vi) using an aqueous nitric phase, in a uranium extraction cycle
RU2249266C2 (en) Method of extraction and recovery of purex-process refined product for spent nuclear fuel of nuclear power stations
JPS63198897A (en) Method particularly used for reprocessing irradiated nuclear fuel in order to separate technetium existing in organic solvent together with one kind or more of other metal such as zirconium and uranium or plutonium
RU2574036C1 (en) Method of extraction processing of npp spent nuclear fuel
RU2430175C1 (en) Processing method of nitric-acid solution of regenerated uranium with removal of technetium (versions)
JPH0217902A (en) Extraction of solvent and solvent extraction/reactor
JPH0453277B2 (en)
RU2623943C1 (en) Extraction mixture for the recovery of tpe and ree from high-active rafinat of npp snf processing and the method of its use (versions)
Dhami et al. Validation of the flow-sheet proposed for reprocessing of AHWR spent fuel: counter-current studies using TBP
RU2454740C1 (en) Method for neptunium removal during separation of long-living radionuclides
JP3310765B2 (en) High-level waste liquid treatment method in reprocessing facility
RU2642851C2 (en) Method of extraction and separation of plutonium and neptunium
RU2765790C1 (en) Method for separation of neptunium and plutonium in nitric acid solutions (variants)
RU2691132C1 (en) Method of plutonium extraction and purification
JP3658041B2 (en) Method for purifying and concentrating plutonium
JPH11287890A (en) Reprocessing method for spent nuclear fuel
RU2767931C1 (en) Method for extraction purification of uranium extract from technetium
JP2962980B2 (en) Continuous conversion of one hydroxylamine salt to another.