PUREX - PUREX

«Пурекс» перенаправляется сюда. О стиральном порошке см. Purex (стиральный порошок). Для туалетной бумаги см. Svenska Cellulosa Aktiebolaget.
Не путать с Pyrex.

PUREX (извлечение плутония и урана) это химический метод очистки топлива для ядерные реакторы или же ядерное оружие.[1] PUREX - это де-факто стандартный водный ядерная переработка метод восстановления уран и плутоний из использованных ядерное топливо (отработанное ядерное топливо, или же облученный ядерное топливо). Он основан на жидкость – жидкостная экстракция ионный обмен.[2]

PUREX применяется к отработанное ядерное топливо, который состоит в основном из очень высоких атомный вес (актиноид или «актинид») элементы (например. уран, плутоний, америций ) наряду с меньшим количеством материала, состоящего из более легких атомов, в частности, так называемых продукты деления.

Упрощенная блок-схема извлечения плутония.

Актиноидные элементы в этом случае состоят в основном из неизрасходованных остатков исходного топлива (обычно U-235, U-238, и / или Pu-239 ).

Химический процесс

Топливо сначала растворяется в азотная кислота при концентрации ок. 7 M. Твердые частицы удаляются фильтрацией, чтобы они не образовывали эмульсии, именуемой третьи фазы в сообществе экстракции растворителями.

В органический растворитель состоит из 30% трибутилфосфат (TBP) в углеводород, Такие как керосин. Ионы урана извлекаются как UO2(НЕТ3)2· Комплексы 2ТБФ и плутоний аналогичные комплексы. Остальные продукты деления остаются в водной фазе, в том числе америций и кюрий. Природа органического растворимого уранового комплекса была предметом некоторых исследование. Охарактеризована природа комплексов нитрата уранила с триалкилфосфатами.[3]

Плутоний отделяется от урана путем обработки раствора керосина восстановителями для перевода плутония в степень окисления +3. Типичные восстановители включают N, N-диэтил-гидроксиламин, железо сульфамат, и гидразин. Плутоний 3+ переходит в водную фазу. Уран отделяют от раствора керосина обратной экстракцией азотной кислотой с концентрацией ок. 0,2 М.[4]

Рафинат PUREX

Период, термин PUREX рафинат описывает смесь металлов в азотная кислота которые остались позади, когда уран и плутоний были удалены процессом PUREX из ядерное топливо растворение жидкости. Эта смесь часто известна как высокий уровень ядерные отходы.

Существуют два рафината PUREX. Самый активный рафинат из первого цикла - тот, который наиболее известен как рафинат PUREX. Другой - из среднеактивного цикла, в котором уран и плутоний очищаются вторым добыча с трибутилфосфат.

Purexraffinatecomp.png

Темно-синий - это объемные ионы, голубой - продукты деления (группа I - Rb / Cs) (группа II - Sr / Ba) (группа III - это Y и лантаноиды ), оранжевый - коррозия продукты (из труб из нержавеющей стали), зеленый - основные актиниды, фиолетовый - второстепенные актиниды а пурпурный - это нейтронный яд )

В настоящее время рафинат PUREX хранится в нержавеющая сталь танки, прежде чем быть преобразован в стекло. Рафинат PUREX первого цикла очень радиоактивный. В нем почти все продукты деления, коррозия такие продукты как утюг /никель, следы урана, плутония и второстепенные актиниды.

Загрязнение

Завод PUREX на Хэнфорд сайт был ответственен за производство «больших объемов жидких отходов», что привело к радиоактивному загрязнению подземных вод.[5]

Гринпис измерения в Ла Гаага и Селлафилд указали, что радиоактивные загрязнители постоянно выбрасываются в море и воздух. Следовательно, люди, живущие рядом с этими перерабатывающими предприятиями, подвергаются более высоким уровням радиации, чем естественные фоновое излучение. Это дополнительное излучение невелико, но, по мнению Гринпис, им нельзя пренебречь.[6]

История

Процесс PUREX был изобретен Герберт Х. Андерсон и Ларнед Б. Эспри на Металлургическая лаборатория на Чикагский университет, как часть Манхэттенский проект под Гленн Т. Сиборг; их патент «Процесс экстракции плутония растворителем», поданный в 1947 году,[7] упоминает трибутилфосфат в качестве основного реагента, который выполняет большую часть химической экстракции.[8]

Перечень площадок ядерной переработки

Смотрите также

Ссылки и примечания

  1. ^ Грегори Чоппин; Ян-Олов Лильензин; Ян Ридберг (2002). Радиохимия и ядерная химия, третье издание. п. 610. ISBN  978-0-7506-7463-8.
  2. ^ Paiva, A. P .; Малик, П. (2004). «Последние достижения химии экстракции растворителем применительно к переработке отработанного ядерного топлива и радиоактивных отходов». Журнал радиоаналитической и ядерной химии. 261 (2): 485–496. Дои:10.1023 / B: JRNC.0000034890.23325.b5.CS1 maint: использует параметр авторов (связь)
  3. ^ J.H. Бернс (1983). «Комплексы иона уранила с экстракцией растворителем. 2. Кристаллическая и молекулярная структура катена-бис (µ-ди-н-бутилфосфат-O, O ') диоксурана (VI) и бис (µ-ди- н-бутилфосфато-O, O ') бис [(нитрато) (три-н-бутилфосфиноксид) диоксуран (VI)] ". Неорганическая химия. 22 (8): 1174–1178. Дои:10.1021 / ic00150a006.
  4. ^ Гринвуд, Норман Н.; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн. п. 1261. ISBN  978-0-08-037941-8.
  5. ^ Гербер, М. (Февраль 2001 г.). "История оборонного производства на Хэнфордском участке (краткое)" (PDF). Флуор Хэнфорд / США DOE. Получено 2009-10-01.
  6. ^ «Гринпис на Гааге (немецкая версия)». Получено 2016-04-30.
  7. ^ Патент США 2924506, Андерсон, Герберт Х. и Эспри, Ларнед Б. и Эспри, Ларнед Б., «Процесс экстракции плутония растворителем», выпущенный 9 февраля 1960 г. 
  8. ^ П. Гэри Эллер; Боб Пеннеман и Боб Райан (2005). "Смерть первопроходца в химии актинидов Ларнеда Эспри" (PDF). Ежеквартальное исследование актинидов. Лос-Аламосская национальная лаборатория. С. 13–17. Архивировано из оригинал (PDF) на 2014-02-01.

дальнейшее чтение

  • Агентство по ядерной энергии ОЭСР, Экономика ядерного топливного цикла, Париж, 1994 г.
  • И. Хенсинг и В. Шульц, Экономическое сравнение вариантов ядерного топливного цикла, Energiewirtschaftlichen Instituts, Кельн, 1995.
  • Cogema, Reprocessing-Recycling: the Industrial Stakes, презентация Konrad-Adenauer-Stiftung, Бонн, 9 мая 1995 г.
  • Агентство по ядерной энергии ОЭСР, Плутониевое топливо: оценка, Париж, 1989.
  • Национальный исследовательский совет, «Ядерные отходы: технологии разделения и трансмутации», Национальная академия прессы, Вашингтон, округ Колумбия, 1996 г.

внешняя ссылка