Технология выделения плутония

Конечный продукт плутониевой цепочки – PuO₂. Выделение плутония и его очистка от продуктов деления – одна из основных задач переработки ОЯТ. Выделение плутония требует большой надежности по обеспечению безопасности процесса – это связано с высокой способностью плутония к делению (m_крит. ^Pu-239< m_крит.^U-235), следовательно, актуальны вопросы по ядерной безопасности (геометрия аппаратуры, наличие веществ замедляющих или поглощающих нейтроны).

Безопасность достигается поддержанием ограничений по геометрии, концентрации и по массе делящегося материала.

Выделение и очистка идут после растворения ОЯТ (совместная экстракция, разделение на реэкстракции, аффинаж). В конце плутоний переводят в твердую форму путем проведения оксалатного осаждения. Ранее на этапе аффинажа применяли сорбцию, сейчас применяется только экстракция. Для увеличения концентрации плутония после экстракции ранее использовали упарку. Сейчас для этого применяют только рефлакс.

Аффинаж плутония

Плутоний приходится извлекать из потока, содержащего еще и нептуний. Существует несколько вариантов движения плутония и нептуния. Плутоний с нептунием образуют две пары для разделения:

1) Pu(III) и Np(VI) – плутоний не экстрагируется, нептуний – в экстрагируемой форме;

2) Pu(VI) и Np(V) - плутоний экстрагируется, нептуний – в неэкстрагируемой форме.

Существуют варианты:

1. вывода нептуния (V) в головном экстракторе и сброс в высокоактивный рафинат;

2. вывод нептуния в поток с плутонием или ураном с их последующим разделением:

а) Слабокислотный PUREX – выведение нептуния в поток с плутонием.

ДТПА выводит нептуний из органики; [HNO₃] = 0,5 – 0,6 М.

б) Сильнокислотный PUREX - выведение нептуния в поток с ураном.

Перевод нептуния в Np(IV) происходит за счет:

· увеличении кислотности,

· отсутствия комплексона,

· большего количества органики.