Урановое производство

Очистка урана во II урановом цикле экстракции/реэкстракции непосредственно связана с корректировкой валентности нептуния. На заводе UP 3 в I цикле экстракции > 80% нептуния экстрагируется совместно с ураном и плутонием, поскольку в исходном растворе топлива он находится в экстрагируемой форме .В узле разделения урана и плутония нептуний в виде Np(4+) следует за ураном во II урановый цикл. На стадии упаривания уранового реэкстракта I цикла происходит окисление U(4+) до U(6+), а Np(4+) до Np(5+). Для предотвращения попадания Np(4+) перед межцикловым концентрированием предлагается в раствор ввести окислы азота.

Поскольку показатели работы завода UP 3 оказались достаточно высокими уже после двух циклов экстракции (табл. 2.5.6), очистку уранового продукта в III цикле не производят.

Таблица 2.5.6

Характеристики урановых циклов UP 3

Завод UP 2 800

Первый этап реконструкции завода UP 2 400 был завершен в 1994 г. вводом в эксплуатацию отделений R1 и R2 с функциями, аналогичными функциям отделений Т1 и Т2 завода UP 3. Отделение остекловывания ВАО Т7 было сдано в эксплуатацию раньше - в 1989 г.

Завод UP 2 800 предназначен для переработки окисного, включая МОХ, топлива французских реакторов PWR. Поэтому в отделении подготовки ОЯТ к экстракционной очистке Т1 установлена только одна линия рубки - выщелачивания, поскольку перерабатывается только один тип топлива, имеющего одинаковые размеры. В отличие от R1 в отделении Т1 завода UP 3 имеется две линии, предназначенные для рубки топлива PWR или BWR, сборки которых различаются размерами.

В отделении R2 осуществляются процесс экстракции Pu и U из исходного раствора в ТБФ и операции промывки экстракта от продуктов деления и трития по аналогии с отделением Т2 завода UP 3. Операция разделения урана и плутония, а также последующая очистка реэкстрактов урана и плутония проводятся в соответствующих узлах старого завода UP 2 400 (МАU и MAPu).

На втором этапе реконструкции завода UP 2 , который, по плану, будет завершен в 2000 г., предполагают провести следующие изменения:

- узел разделения урана и плутония перенести в отделение R2,

- достроить отделение R4 для окончательной очистки плутониевого реэкстракта и конверсии нитрата плутония в PuO₂,

- урановый реэкстракт из R2 направлять на окончательную очистку в неиспользуемое оборудование III уранового цикла завода UP 3.

Общая структура I цикла завода UP 2 800 аналогична структуре этого цикла завода UP 3 и включает две операции очистки экстракта сначала от ПД и Zr, а затем от трития и технеция. Операции экстракции, промывки от Zr, T и Tc, а также промывка разбавителем основного рафината осуществляется в кольцевых пульсационных колоннах; дополнительная экстракция из раствора технециевого реэкстракта и его промывка - в смесителях-отстойниках.

Узел разделения урана и плутония на заводе UP 2 800 был модифицирован к сентябрю 1995 г. (рис. 2.5.5). Модификация включала:

- увеличение кислотности и скорости потока на операции отмывки Тс для повышения очистки экстракта от Тс,

- установку дополнительной колонны для экстракции урана из плутониевого реэкстракта,

- промывку разбавителем плутониевого реэкстракта в смесителе-отстойнике.

Экстракт U и Pu, содержащий Np, но очищенный от Тс, поступает в пульсационную колонну для восстановительной реэкстракции плутония. Кольцевая колонна снабжена тарельчатой насадкой. Высота зоны с насадкой составляет 8 м. Нижняя отстойная зона имеет одинаковый диаметр с корпусом колонны, а верхняя зона разделения имеет больший диаметр.

Эффективность разделения pu и U была обеспечена:

- выбором непрерывной органической фазы,

- числом и расположением мест ввода растворов восстановителя – U(IV) в колонну 1ВХ и смеситель-отстойник 1ВХХ.

Рис. 2.5.5. Схема узла восстановительной реэкстракции Pu на заводе UP 2 800 после 1995 г.

Высокая эффективность процесса позволила уменьшить соотношение массы U(4+) и Pu до 2.

Цилиндрическая колонна для дополнительной очистки от урана реэкстракта Pu (1ВS) работает с непрерывной водной фазой.

Высокие показатели узла разделения U и Pu подтверждаются следующими цифрами:

- концентрация Pu в урановом экстракте на выходе их колонны 1ВХ – 100 мкг/л,

- концентрация Pu в урановом экстракте на выходе из “плутониевого барьера” – 1ВХХ - 1 мкг/л,

- концентрация U в Pu-продукте – <25 мг/л,

- коэффициент очистки U от ¹⁰⁶Ru > 2^.10⁴,

- коэффициент очистки U от ¹³⁷Cs > 10⁷,

- коэффициент очистки от ⁹⁹Тс > 30.