способ переработки плутония
Классы МПК: | C22B60/04 получение плутония C22B9/10 с использованием рафинирующих средств или флюсов; использование материалов для этой цели C25C3/34 металлов, не отнесенных к рубрикам 3/02 |
Автор(ы): | Терентьев Г.А., Житков С.А., Кондаков В.М., Росликов Н.В., Стихин В.Ф., Сулима С.Г., Шадрин Г.Г. |
Патентообладатель(и): | Сибирский химический комбинат |
Приоритеты: |
подача заявки:
2000-03-23 публикация патента:
27.07.2001 |
Изобретение относится к способу переработки плутония с получением рафинированного металла для производства реакторного топлива энергетического назначения. Способ переработки включает две стадии очистки с использованием расплавов галогенидных солей. На первой стадии проводят обработку плутония расплавленным хлоридом магния при массовом соотношении плутония к хлориду магния, равном (50-100):1, а на второй стадии плутоний подвергают анодному растворению в галогенидном расплаве с получением на катоде целевого продукта. Способ позволяет осуществить глубокую очистку от радиогенных и других элементов при значительном сокращении количества радиационно опасных отходов.
Формула изобретения
Способ переработки плутония с получением рафинированного металла, включающий две стадии очистки с использованием расплава соли MgCl2 на первой стадии, отличающийся тем, что массовое соотношение Pu : MgCl2 на первой стадии выбирают равным (50-100):1, а на второй стадии плутоний подвергают анодному растворению в галогенидном расплаве с получением на катоде целевого продукта для производства реакторного топлива энергетического назначения.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к способу переработки металлического плутония от радиогенных и балластных примесей с получением рафинированного металла для производства реакторного топлива энергетического назначения. Известен способ переработки плутония, включающий очистку от металлических примесей, методом ликвации (Уилкинсон У.Д. Металлургия и металловедение плутония и его сплавов, М.: Госатомиздат, 1962, с. 94-101). По этому способу загрязненный металлическими примесями плутоний расплавляли в атмосфере гелия и выдерживали металл в жидком состоянии при температуре 600 - 800oC в течение длительного времени (до 150 часов) и затем расплав фильтровали через фильтр из спеченного танталового порошка в танталовый тигель-приемник. Метод ликвидации позволяет очищать плутоний от циркония, ниобия, молибдена и лантана, которые концентрируются в твердой фазе на фильтре. Предложен способ рафинирования плутония методом вакуумного переплава (Плутоний. Сборник докладов, М. : Атомиздат, 1964, с.139-140). По этому способу расплавленный металлический плутоний выдерживали в жидком состоянии в течение 1 часа при температуре 1000oC в глубоком вакууме (P![способ переработки плутония, патент № 2171306](/images/patents/300/2171008/8776.gif)
![способ переработки плутония, патент № 2171306](/images/patents/300/2171005/8226.gif)
![способ переработки плутония, патент № 2171306](/images/patents/300/2171005/8226.gif)
На первой стадии проводят экстракционный процесс в системе расплавленный плутоний - расплавленный хлорид магния при массовом соотношении Pu:MgCl2 = (50-100):1, в результате которого происходит экстракция америция из плутония в солевую фазу. На этой стадии удаляют основное количество америция (до 90%), содержащегося в плутонии. Плутоний после экстракционной очистки, отлитый на этой операции в слиток, анализируют на содержание америция и других элементов и после получения результатов анализа направляют на электролитическое рафинирование в солевом расплаве. Электролитическое рафинирование плутония проводят в электролизной ячейке, которая включает в себя керамический тигель, изготовленный, например, из оксида магния, с катодным и анодным отделениями, вольфрамовый катод, жидкий плутониевый анод, керамическую мешалку для перемешивания электролита, токоподводы к катоду и аноду. Для приготовления электролита используют эквимолярную смесь KCl-NaCl, содержащую 3-5 мас.% MgCl2. После размещения слитка плутония в анодном отделении керамического тигля и установки катода и мешалки в рабочее положение тигель загружают галогенидными солями, предварительно обезвоженными вакуумной сушкой, и загруженную электролизную сборку, защищенную охранным стаканом из жаропрочной стали, опускают в электролизный аппарат. Аппарат герметизируют, вакуумируют, заполняют очищенным аргоном и нагревают до температуры расплавления плутония и солей, после чего пропускают через расплавленные соли (электролит) постоянный ток от выпрямительного агрегата. Процесс осуществляют при температуре 700-750oC, катодной плотности тока 0,05-0,1 А/см2, анодной плотности тока 0,45-0,9 А/см2 с перемешиванием электролита, и после его окончания электролизный аппарат охлаждают, извлекают электролизную ячейку и производят ее разборку. От металлического плутония, выделившегося на катоде, отбирают пробу (в виде стружки) для определения в нем содержания анализируемых элементов (металлических и неметаллических). Рафинированный плутоний используют для энергетических целей. Образующиеся при реализации способа отходы (керамический бой, солевые расплавы, отработанный электролит, анодные остатки и др.) перерабатывают по стандартной гидрометаллургической технологии с использованием оксалатной и сорбционной схем переработки и очистки плутониевых растворов, в результате которых осуществляется регенерация плутония и вывод радиогенных и балластных примесей из технологической цепочки с водно-хвостовыми растворами. Предложенный в заявляемом изобретении способ позволяет очищать плутоний от радиогенных примесей, например америция, концентрируя основное их количество в минимальной массе хлорида магния, и получать рафинированный плутоний высокой степени чистоты. Предполагается, что коэффициент очистки плутония, например, от америция составит К0=80-100, а количество радиационноопасных отходов уменьшится по сравнению с прототипом в 6-10 раз.
Класс C22B60/04 получение плутония
Класс C22B9/10 с использованием рафинирующих средств или флюсов; использование материалов для этой цели
Класс C25C3/34 металлов, не отнесенных к рубрикам 3/02