Разделение урана и нептуния

1. их совместное извлечение в водный поток и разделение на втором цикле с выделением нептуния в рафинат на втором цикле;

2. проведение в рамках первого экстракционного цикла промывки урана от нептуния.

Разделение плутония и нептуния

Разделение плутония и нептуния происходит за счет того, что Pu → Pu³⁺ - не экстрагируется, Np → Np⁴⁺ - экстрагируется.

Fe²⁺ +0,5 H₂O₂ + H⁺ → Fe³⁺ + H₂O

На Рис. 1 представлена схема разделения плутония и нептуния. Рафинат 703 содержит Fe, (N₂H₅)NO₃, SO₄^2-, Tc, α-излучающие актиниды, поэтому его цементирование запрещено, предполагается выводить его на остекловывание, но при этом будут образовываться центры локальной кристаллизации.

Рис. 1. Схема разделения плутония и нептуния.

Принципиальная блок-схема Np и Pu. Обращение с реэкстрактами.

Оборудование

Используют кольцевой осадитель

Объем аппарата 40 л. Преимущество аппарата – есть кольцеобразная полость для ядерной безопасности.

Фильтрацию проводят на металлокерамическом фильтре «Капелла»:

Далее стакан с осадком направляют в печь, где происходит нагрев:

С одной операции фильтрации получают 800г оксалата плутония.

В зависимости от вида ядерного топлива, начальных характеристик, глубины выгорания будет тот или иной состав изотопов. Для ВВЭР-440:

²³⁹ Pu = 60% (делящегося материала);

²³⁸ Pu = 1-2% (T_1/2 = 90 лет, высокая удельная альфа-активность, является делящимся материалом, тепловой источник для космических аппаратов);

²⁴⁰ Pu = 25%

²⁴¹ Pu = 10%

²⁴² Pu = 5%.

При увеличении выгорания доля изотопов плутония с более высоким массовым числом увеличивается. ²³⁸ Pu при большом накоплении вызывает проблемы, т. к. альфа-излучение влияет на радиолиз экстрагента, ТБФ разлагается на ДБФ, который в свою очередь дает с плутонием труднорастворимые соединения. Это приводит к потерям плутония и уменьшению коэффициента разделения.

Растворимость плутония в азотнокислых системах существенно зависит от концентрации кислоты. При хранении плутония на складе в нем накапливается дочерний радионуклид ²⁴¹Am – гамма-излучатель, следовательно, при длительном хранении требуется переочистка. Этот процесс ограничивает срок службы боеголовок, т. к. у них нет защиты, поэтому по истечении определенного времени их пускают на переработку.