Направления НИОКР, проводимые PNC

<3 4 5 6 789 >

Процесс	Проводимые исследования и/или их задачи
Растворение ОЯТ	Оптимизация условий растворения: - для поддерживания совместимости процессов кристаллизации и экстракции, - для получения минимального объема готового раствора, - для достижения максимальной полноты растворимости U и Pu, - для экономии реагентов.
Кристаллизация	Изучение поведения продуктов деления в процессе кристаллизации с целью предотвращения их соосаждения. Оптимизация условий процесса, в том числе корректировка валентности Pu и Np, Определение оптимальных концентраций HNO₃ и U.
Жидкостная экстракция	Уменьшение объема экстрагента за счет более высокой его загрузки и интенсивного рецикла. Упрощение процедуры промывки экстракта путем оптимизации очистки от продуктов деления
Реэкстракция	Оптимизировать условия совместной реэкстракции U и Pu с целью получения смешанного продукта с высокой концентрацией по металлу. Оптимизировать условия для извлечения Np в Pu-U-продукт.
Другие процессы	Применять бессолевые реагенты и технологии, не образующие солесодержащие отходы.

Как было упомянуто выше, раствор топлива нагревают или обрабатывают реагентами для переведения Pu и Np в шестивалентное состояние. В зависимости от требуемого коэффициента очистки экстракт промывают одним раствором или используют двойную промывку.

Для проверки схемы одноцикличного процесса на установке CPF (Chemical Processing Facility) было проведено несколько экспериментов в небольших смесителях-отстойниках с использованием ОЯТ реактора Jojo (рис. 2.6.15).

Состав рабочих растворов дан в табл. 2.6.6, а в табл. 2.6.7 приведены результаты разделения.

Как видно из табл. 2.6.6, в опыте № 1 исходный раствор содержит только 20% Pu(VI). Для этого раствор сначала нагревали с целью окисления всего плутония до шестивалентного состояния, а затем охлаждали, чтобы восстановить плутоний до Pu(IV) и создать соотношение Pu(VI)/Pu(IV)=1:4. Во втором опыте Pu(VI), полученный путем нагревания раствора, полностью восстанавливали до Pu(IV) нитратом натрия. Изменение валентного состояния Pu оказывает влияние на химическое состояние и поведение нептуния, приводя во втором опыте к потере 12% Np в рафинате.

Рис. 2.6.15. Схема экспериментов на установке CPF

Таблица 2.6.6

Составы растворов в одноцикличном PUREX-процессе

Раствор	Опыт № 1 с 20% Pu⁶⁺	Опыт № 2 со 100% Pu⁴⁺
Исходный	[Pu], г/л
[U], г/л
[Np], мг/л
[HNO₃], М	5,6	3,4
Восстановитель для Pu	[HNO₃], М	0,2	0,2
[нитрат гидроксиламина], М	0,16	0,25
Промывной № 1	[HNO₃], М
Промывной № 2	0,8	0,8

Таблица 2.6.7

Материальный баланс основных компонентов

	Компонент	Рафинат	Pu-U-Np-продукт	U-продукт
Опыт № 1 20% Pu(VI)	U	–	54% (28 г/л)	46% (14 г/л)
Pu	–	100% (21 г/л)	–
Np	–	100% (27 мг/л)	–
ПД	100%	–	–
Опыт № 2 100% Pu(IV)	U	–	58% (25 г/л)	72% (26 г/л)
Pu	–	108% (18 г/л)	–
Np	12% (4,2 мг/л)	57% (1,6 мг/л)	–
ПД	100%	–	–

В этих опытах были определены коэффициенты очистки U-Pu-Np-продукта от ¹³⁷Cs и ¹⁴⁴Се, они оказались равными 10⁶ и 10⁵, соответственно.

Рис. 2.6.16. Сравнение затрат на системы рецикла в относительных единицах

Японские специалисты полагают, что результаты первых опытов подтвердили возможность осуществления одноцикличного PUREX-процесса, благодаря которому U-Pu-Np-продукт получается достаточной чистоты и может быть использован для изготовления топлива для активной зоны РБН. U-продукт может быть направлен на изготовление топлива для бланкетных зон РБН. Поскольку радиоактивность U-Pu-Np-продукта высока, разрабатывается дистанционно управляемый зольгель процесс с последующей виброупаковкой гранул в оболочки ТВЭЛов.

Идея объединения двух технологий: переработки ОЯТ с изготовлением нового топлива в рамках одного завода позволяет вдвое сократить затраты на рецикл делящихся материалов.

Введение в технологическую схему дополнительной операции для извлечения из ВАО второстепенных актиноидов (Am, Cm) повысит стоимость этого варианта рецикла на 10%.

<3 4 5 6 789 >

Дата добавления: 2019-05-21; просмотров: 451;