[go: up one dir, main page]

RU2249267C2 - Способ переработки облученного ядерного топлива (варианты) - Google Patents

Способ переработки облученного ядерного топлива (варианты) Download PDF

Info

Publication number
RU2249267C2
RU2249267C2 RU2003110243A RU2003110243A RU2249267C2 RU 2249267 C2 RU2249267 C2 RU 2249267C2 RU 2003110243 A RU2003110243 A RU 2003110243A RU 2003110243 A RU2003110243 A RU 2003110243A RU 2249267 C2 RU2249267 C2 RU 2249267C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
solution
extraction
nitric acid
uranium
extract
Prior art date
Application number
RU2003110243A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2003110243A (ru
Inventor
Б.Я. Зильберман (RU)
Б.Я. Зильберман
Л.В. Сытник (RU)
Л.В. Сытник
А.Г. Горский (RU)
А.Г. Горский
Е.А. Боровиков (RU)
Е.А. Боровиков
Е.Н. Ковригина (RU)
Е.Н. Ковригина
Original Assignee
Государственное унитарное предприятие Научно-производственное объединение "Радиевый институт им. В.Г. Хлопина"
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 Государственное унитарное предприятие Научно-производственное объединение "Радиевый институт им. В.Г. Хлопина" filed Critical Государственное унитарное предприятие Научно-производственное объединение "Радиевый институт им. В.Г. Хлопина"
Priority to RU2003110243A priority Critical patent/RU2249267C2/ru
Publication of RU2003110243A publication Critical patent/RU2003110243A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2249267C2 publication Critical patent/RU2249267C2/ru

Links

Classifications

    • 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

Landscapes

  • Extraction Or Liquid Replacement (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области обращения с отработавшим ядерным топливом. Сущность изобретения: способ переработки облученного ядерного топлива для получения совместного раствора U и Pu включает экстракцию U, Pu, Np, Tc из азотнокислого раствора 30% раствором трибутилфосфата и отделение Np и Tc. Последующую реэкстракцию Pu проводят раствором обедненного или регенерированного четырехвалентного урана. Раствор подают в среднюю часть блока реэкстракции Pu с расходом, обеспечивающим в реэкстракте весовое соотношение Pu:U=1:4. При этом одновременно подают в конец блока раствор 0,1-0,7 моль/л азотной кислоты с расходом, исключающим проскок U(IV) с экстрактом U(VI). Совместную реэкстракцию плутония и части урана также проводят раствором комплексообразователя, подаваемым с постоянным составом и расходом, обеспечивающим полную реэкстракцию плутония. При этом одновременно подают в конец блока раствор 0,1-0,7 моль/л азотной кислоты с расходом, обеспечивающим заданное поступление урана в смешанный реэкстракт. Преимущество изобретения заключается в обеспечении нераспространения делящихся материалов. 2 с.п. ф-лы., 2 табл., 1 ил.

Description

Изобретение относится к способам переработки облученного ядерного топлива (ОЯТ) с обеспечением повторного использования регенерированных ядерных материалов в смешанном уран-плутониевом оксидном МОХ-топливе.
Известные способы получения МОХ-топлива включают получение отдельных фракций окиси плутония и обедненной по U235 окиси урана с дальнейшим смешением их [1]. Однако процессы, в которых присутствует выделение отдельной фракции окиси плутония, не могут считаться обеспечивающими принцип нераспространения делящихся материалов. Наилучшим образом принцип нераспространения обеспечивается при получении совместной композиции Рu и U в водном растворе и получении из него смеси оксидов.
Известен способ переработки ОЯТ [2], в котором из органического раствора, полученного в результате экстракции и содержащего U, Pu, Np и Тc, предлагается после отделения Np и Тс выделять совместно Pu и U в нужном соотношении с помощью АГК. Однако в данном способе не указаны пути реализации этого решения и поддержания заданного соотношения Pu и U при изменении их состава в узких пределах. Другим недостатком данного способа является невозможность включения в оборот обедненного урана. Данный способ является наиболее близким к заявленному способу.
Предлагаемым изобретением решается задача получения в процессе переработки ОЯТ совместных реэкстрактов урана и плутония заданного состава с использованием как обедненного, так и регенерированного урана, при соблюдении принципа нераспространения делящихся материалов.
Для получения водной композиции, имеющей весовое соотношение Pu:U=1:4, предлагается из органического раствора, полученного при переработке облученного ядерного топлива АЭС (ОЯТ АЭС) по схеме Пурекс-процесса и содержащего Pu, Np, Тc и U, характеристического изотопного состава, отделять Np и Тc и по первому варианту проводить реэкстракцию Pu раствором обедненного или регенерированного U(IV), подаваемым в среднюю часть блока реэкстракции Pu с расходом, обеспечивающим в реэкстракте соотношения Pu и U, равные 1:4, при одновременной подаче в конец блока 0,1-0,7 моль/л азотной кислоты с расходом, исключающим проскок U(IV) с экстрактом U(VI). Полученная водная композиция содержит Pu и U (обедненного состава). В ходе такой операции изотопный состав регенерированного урана меняется незначительно по количеству U235.
Согласно второму варианту изобретения для решения поставленной задачи предлагается из органического раствора после отделения Np и Тc совместно реэкстрагировать Pu и часть урана раствором комплексообразователя, подаваемым с постоянным составом и расходом, обеспечивающим полную реэкстракцию плутония при одновременной подаче в конец блока раствора 0,1-0,7 моль/л азотной кислоты, с расходом, обеспечивающим заданное поступление урана в смешанный реэкстракт, в отсутствии отмывки последнего от U(VI) оборотным экстрагентом. В качестве комплексообразователя возможно использование ацетогидроксамовой кислоты.
Объединение двух технических решений в одну заявку связано с тем, что два данных способа решают одну и ту же задачу принципиально одним и тем же путем, при этом обеспечивается получение одного и того же технического результата - получение совместного реэкстракта Рu и U с весовым соотношением 1:4. С другой стороны, разделение на варианты связано с тем, что в первом случае на получение композиции Pu-U привлекается уран, обедненный или регенерированный, а во втором случае берется уран из органического экстракта. Таким образом, оба варианта являются равноценными для решения задачи.
На чертеже приведена схема блока для получения совместного реэкстракта Рu и U. Блок состоит из 12 экстракционных ячеек, номера которых обозначены цифрами от 1 до 12. Стрелки представляют входящие и выходящие потоки, имеющие следующие обозначения: 1 - экстракт Рu и U, 2 - экстрагент, 3 - реэкстрагент Рu, 4 - промывной раствор, 5 - реэкстрагент Рu и U, 6 - экстракт U.
Способ осуществляется следующим образом. Исходный раствор состава: НNО3 - 3 моль/л, U - 250 г/л, Рu - 2,4 г/л, Np - 180 мг/л, Тс – 200 мг/л поступает на экстракцию 30% трибутилфосфатом в разбавителе; для окисления Np(IV) до Np(VI) используется раствор Cr(VI). После реэкстракции Тс раствором концентрированной НNO3 и Np раствором восстановителя экстракт Рu поступает в 3 ступень блока реэкстракции на восстановительную реэкстракцию Рu раствором U(IV), полученного из обедненного или регенерированного U с низким содержанием U(VI), который подается в 9 ступень реэкстракционного блока. В последнюю ступень блока подается раствор НNО3 заданной концентрации. Реэкстракт U(IV), Pu(III) обрабатывается на двух ступенях оборотным экстрагентом. После отделения Рu проводится реэкстракция U разбавленным раствором азотной кислоты.
Во втором варианте после отделения Np и Тc экстракт Рu и U поступает на реэкстракцию Рu азотнокислым раствором ацетогидроксамовой кислоты с постоянным расходом. Корректировка соотношения Pu:U, равного 1:4, осуществляется потоком азотной кислоты.
Пример 1 (1-й вариант).
Экстракт Pu и U, полученный при переработке ОЯТ, после отделения Np и Тc поступает в 3 ступень экстракционного блока на восстановительную реэкстракцию Рu раствором U(IV), который подается в 9 ступень реэкстракционного блока. Реэкстракт U(IV)-Pu(III) обрабатывается на 2 ступенях оборотным экстрагентом. Технологические показатели приведены в таблице 1. В результате проведенной операции получен реэкстракт, содержащий Рu и U в необходимом соотношении 1:4.
Таблица 1
Технологические показатели процесса получения совместного реэкстракта Рu и обедненного U при соотношении 1:4
Наименование потока Расход, м3 Концентрация компонентов, г/л
      НNО3 U(VI) U(IV) Pu
1 Экстракт Pu, U 15,0 6 66   0,64
2 Экстрагент 2,0        
3 Реэкстрагент Pu 1,0 63 8 42  
4 Промывной раствор 0,5 13      
5 Реэкстракт Pu, U 1,5 80 <0,5 25,6 6,4
6 Экстракт 17 <1 60   0,002
Пример 2 (2-й вариант).
Экстракт Pu и U, полученный при переработке ОЯТ, после отделения Np и Тс поступает на реэкстракцию Pu азотнокислым раствором ацетогидроксамовой кислоты с постоянным расходом. Раствор реэкстрагента Pu подается в середину блока (по ходу экстрагента). Для корректировки содержания U в реэкстракте Pu в последнюю ступень блока подается раствор НNО3 заданной концентрации и расчетным соотношении потоков водной и органической фаз. Технологические показатели приведены в таблице 2. Изменение концентрации компонентов при сохранении заданного соотношения сказывается на практике линейной функцией расхода раствора кислоты. Полученный реэкстракт, содержащий Рu и U в соотношении 1:4, отвечает поставленной задаче.
Таблица 2
Технологические показатели процесса получения совместного реэкстракта Рu и регенерированного U и при соотношении, равном 1:4.
Наименование Расход, Концентрация компонентов
  потока м3 НNО3 U(VI) U(IV) Pu
1 Экстракт Pu, U 15,0 6 66 0,64  
2 Экстрагент не подается        
3 Реэкстрагент Pu 0.5 13     45
4 Промывной раствор 1,15 13      
5 Реэкстракт Pu, U 1,65 70 23,2 5,8 15
6 Экстракт U 15 <1 64,5 0,002  
Список источников
1. Mixed Oxide Fuel(MOX) Explatation and Destruction in Power Readctors. Edited by Erich R. Merz, Carl E. Walter and Gennady M. Pshakin. NATO ASI Series., p.165-191.
2. Б.Я.Зильберман, Ю.С.Федоров, Е.Н.Мишин, Л.И.Сытник, О.В.Шмидт "Суперпурекс как ТБФ-совместимый процесс для извлечения и фракционирования долгоживущих радионуклидов из отработавшего топлива АЭС”. - Химическая технология, 2002, т.3, №7, ст. 33-37.

Claims (2)

1. Способ переработки облученного ядерного топлива для получения совместного раствора U и Рu, включающий экстракцию U, Pu, Np, Тc из азотно-кислого раствора 30% раствором трибутилфосфата, отделение Np и Тc, отличающийся тем, что последующую реэкстракцию Pu проводят раствором обедненного или регенерированного четырехвалентного урана, подаваемым в среднюю часть блока реэкстракции Pu с расходом, обеспечивающим в реэкстракте весовое соотношение Pu:U=1:4 после отмывки реэкстракта оборотным экстрагентом от избыточного U(VI), при одновременной подаче в конец блока раствора 0,1-0,7 моль/л азотной кислоты с расходом, исключающим проскок U(IV) с экстрактом U(VI).
2. Способ переработки облученного ядерного топлива для получения совместного раствора U и Pu, включающий экстракцию U, Pu, Np, Тc из азотно-кислого раствора 30% раствором трибутилфосфата, отделение Np и Тc, отличающийся тем, что совместную реэкстракцию плутония и части урана проводят раствором комплексообразователя, подаваемым с постоянным составом и расходом, обеспечивающим полную реэкстракцию плутония, при одновременной подаче в конец блока раствора 0,1-0,7 моль/л азотной кислоты с расходом, обеспечивающим заданное поступление урана в смешанный реэкстракт.
RU2003110243A 2003-04-09 2003-04-09 Способ переработки облученного ядерного топлива (варианты) RU2249267C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003110243A RU2249267C2 (ru) 2003-04-09 2003-04-09 Способ переработки облученного ядерного топлива (варианты)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003110243A RU2249267C2 (ru) 2003-04-09 2003-04-09 Способ переработки облученного ядерного топлива (варианты)

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2003110243A RU2003110243A (ru) 2004-10-20
RU2249267C2 true RU2249267C2 (ru) 2005-03-27

Family

ID=35560800

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003110243A RU2249267C2 (ru) 2003-04-09 2003-04-09 Способ переработки облученного ядерного топлива (варианты)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2249267C2 (ru)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2382425C1 (ru) * 2008-09-09 2010-02-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Горно-химический комбинат" Способ переработки отработавшего ядерного топлива
RU2429041C2 (ru) * 2006-07-03 2011-09-20 Арева Нс Способ отделения химического элемента от урана ( vi ) и способ переработки отработанного ядерного топлива
RU2494479C1 (ru) * 2012-04-09 2013-09-27 Российская Федерация, от имени которой выступает Федеральное государственное унитарное предприятие "Федеральный центр ядерной и радиационной безопасности" Способ получения твердых растворов оксидов актинидов
WO2014088461A1 (ru) * 2012-12-07 2014-06-12 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Научно-Производственное Объединение "Радиевый Институт Имени В. Г. Хлопина" Топливная композиция для водоохлаждаемых реакторов аэс на тепловых нейтронах
RU2561065C1 (ru) * 2014-03-31 2015-08-20 Открытое акционерное общество "Радиевый институт имени В.Г. Хлопина" СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СОВМЕСТНОГО РАСТВОРА U И Pu
WO2019103642A1 (ru) * 2017-11-27 2019-05-31 Акционерное Общество "Радиевый Институт Имени В.Г.Хлопина" Топливная композиция для водоохлаждаемых реакторов аэс на тепловых нейтронах
RU2691132C1 (ru) * 2018-07-26 2019-06-11 Акционерное общество "Высокотехнологический научно-исследовательский институт неорганических материалов имени академика А.А. Бочвара" Способ экстракционного концентрирования и очистки плутония
RU2706954C2 (ru) * 2015-07-29 2019-11-21 Коммиссариат А Л' Энержи Атомик Э Оз Энержи Альтернатив Способ обработки водного азотнокислого раствора, полученного при растворении отработавшего ядерного топлива, выполняемый в одном цикле и не требующий какой-либо операции, включающей восстановительную реэкстракцию плутония
RU2733810C2 (ru) * 2016-06-23 2020-10-07 Орано Сикль Способ растворения ядерного топлива
RU2793956C1 (ru) * 2022-04-20 2023-04-11 Федеральное государственное унитарное предприятие "Горно-химический комбинат" (ФГУП "ГХК") Экстракционный способ переработки урансодержащих растворов

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1240766A (en) * 1968-06-18 1971-07-28 Gen Electric Irradiated nuclear fuel recovery process
RU2012075C1 (ru) * 1992-05-14 1994-04-30 Научно-производственное объединение "Радиевый институт" им.В.Г.Хлопина Способ переработки облученного топлива аэс
RU2132578C1 (ru) * 1997-06-16 1999-06-27 Научно-производственное объединение "Радиевый институт им.В.Г.Хлопина" Способ переработки облученного ядерного топлива (оят) аэс

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1240766A (en) * 1968-06-18 1971-07-28 Gen Electric Irradiated nuclear fuel recovery process
RU2012075C1 (ru) * 1992-05-14 1994-04-30 Научно-производственное объединение "Радиевый институт" им.В.Г.Хлопина Способ переработки облученного топлива аэс
RU2132578C1 (ru) * 1997-06-16 1999-06-27 Научно-производственное объединение "Радиевый институт им.В.Г.Хлопина" Способ переработки облученного ядерного топлива (оят) аэс

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ФЕДОРОВ Ю.С. и др. Суперпурекс как ТБФ-совместимый процесс для извлечения и фракционирования долгоживущих радионуклидов из отработавшего топлива АЭС. Химическая технология. 2002, т.3, №7, с.33-37. *

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2429041C2 (ru) * 2006-07-03 2011-09-20 Арева Нс Способ отделения химического элемента от урана ( vi ) и способ переработки отработанного ядерного топлива
RU2382425C1 (ru) * 2008-09-09 2010-02-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Горно-химический комбинат" Способ переработки отработавшего ядерного топлива
RU2494479C1 (ru) * 2012-04-09 2013-09-27 Российская Федерация, от имени которой выступает Федеральное государственное унитарное предприятие "Федеральный центр ядерной и радиационной безопасности" Способ получения твердых растворов оксидов актинидов
WO2014088461A1 (ru) * 2012-12-07 2014-06-12 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Научно-Производственное Объединение "Радиевый Институт Имени В. Г. Хлопина" Топливная композиция для водоохлаждаемых реакторов аэс на тепловых нейтронах
RU2537013C2 (ru) * 2012-12-07 2014-12-27 Открытое акционерное общество "Радиевый институт имени В.Г. Хлопина" Топливная композиция для водоохлаждаемых реакторов аэс на тепловых нейтронах
RU2561065C1 (ru) * 2014-03-31 2015-08-20 Открытое акционерное общество "Радиевый институт имени В.Г. Хлопина" СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СОВМЕСТНОГО РАСТВОРА U И Pu
RU2706954C2 (ru) * 2015-07-29 2019-11-21 Коммиссариат А Л' Энержи Атомик Э Оз Энержи Альтернатив Способ обработки водного азотнокислого раствора, полученного при растворении отработавшего ядерного топлива, выполняемый в одном цикле и не требующий какой-либо операции, включающей восстановительную реэкстракцию плутония
RU2733810C2 (ru) * 2016-06-23 2020-10-07 Орано Сикль Способ растворения ядерного топлива
WO2019103642A1 (ru) * 2017-11-27 2019-05-31 Акционерное Общество "Радиевый Институт Имени В.Г.Хлопина" Топливная композиция для водоохлаждаемых реакторов аэс на тепловых нейтронах
CN110998746A (zh) * 2017-11-27 2020-04-10 伊梅尼Vg科洛皮纳镭研究所股份公司 热中子核电站水冷反应堆燃料结构
EP3719812A4 (en) * 2017-11-27 2022-03-30 Akcionernoe Obshhestvo "Radiyevyy Institut Imeni V.G. Khlopina" FUEL COMPOSITION FOR THERMAL NEUTRON WATER-COOLED NUCLEAR POWER PLANT REACTORS
RU2691132C1 (ru) * 2018-07-26 2019-06-11 Акционерное общество "Высокотехнологический научно-исследовательский институт неорганических материалов имени академика А.А. Бочвара" Способ экстракционного концентрирования и очистки плутония
RU2793956C1 (ru) * 2022-04-20 2023-04-11 Федеральное государственное унитарное предприятие "Горно-химический комбинат" (ФГУП "ГХК") Экстракционный способ переработки урансодержащих растворов

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101386696B1 (ko) 사용후 핵연료 재처리 및 우라늄-플루토늄 혼합 산화물 제조 방법
US8778287B2 (en) Pooled separation of actinides from a highly acidic aqueous phase using a solvating extractant in a salting-out medium
US7731870B2 (en) Purex method and its uses
CN107851470B (zh) 处理由溶解废核燃料产生的硝酸水溶液的方法
CN102918602B (zh) 用于无需钚的还原性反萃取操作处理废核燃料的方法
US8354085B1 (en) Actinide and lanthanide separation process (ALSEP)
JP5802660B2 (ja) 使用済み核燃料の改善された処理方法
US20160314861A1 (en) Method for processing spent nuclear fuel comprising a step for decontaminating uranium (vi) from at least one actinide (iv) by complexing this actinide (iv)
US7622090B2 (en) Method for separating uranium (VI) from actinides(IV) and/or actinides (VI) and its uses
RU2249267C2 (ru) Способ переработки облученного ядерного топлива (варианты)
RU2003100275A (ru) Способ экстракционной переработки высокоактивного рафината пурекс-процесса для отработанного ядерного топлива аэс
US6413482B1 (en) Method for reprocessing nuclear fuel by employing oximes
RU2003110243A (ru) Способ переработки облученного ядерного топлива (варианты)
US6444182B1 (en) Nuclear fuel reprocessing using hydrophilic substituted hydroxylamines
RU2454740C1 (ru) Способ выведения нептуния при фракционировании долгоживущих радионуклидов
RU2535332C2 (ru) Способ переработки облученного топлива аэс
Kudinov et al. Batching of spent AMB nuclear fuel for reprocessing at the industrial association mayak
RU2561065C1 (ru) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СОВМЕСТНОГО РАСТВОРА U И Pu
RU2384902C1 (ru) Способ очистки оксидов урана от примесей
Alian et al. Extraction of Cerium from Nitric Acid Solutions with tertiary amines
WO1999023668A1 (en) Nuclear fuel reprocessing
Charvillat et al. Refurbishing and new capabilities of the extraction cycles of the Marcoule pilote plant

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180410