Jak działa przerób paliwa jądrowego?


9

O ile wiem, wyczerpane ogniwa paliwowe są kruszone i rozpuszczane w kwasie azotowym.

Co będzie potem? Ten kwas azotowy powinien prawdopodobnie zawierać bardzo szerokie spektrum różnych soli (praktycznie wszystkie pierwiastki między 35-65, a jednak dużo transuranów i dużo uranu (oba 235 i 238) oraz pluton).

Aby osiągnąć skuteczne przetwarzanie, uran (lub przynajmniej elementy aktynowców) należy jakoś oddzielić od tego rozwiązania. Ale, AFAIK, mają bardzo różne właściwości chemiczne. Jak można oddzielić tylko materiały transuranowe?


1
Czy powinniśmy przeformułować pytanie, aby dotyczyło tylko oddzielenia produktów rozszczepienia i uranu (Które wydaje mi się głównym pytaniem)? Ponieważ wstępne i końcowe przetwarzanie jest również dość dużym tematem inżynieryjnym.
John HK,

Odpowiedzi:


5

Ekstrakcja produktów rozszczepienia

Oddzielenie plucji i uranu od innych produktów rozszczepienia odbywa się za pomocą cząsteczki organicznej fosforanu tributylu przez ekstrakcję ciecz-ciecz . Masz dwie fazy, jedną organiczną i jedną wodną. Produkty rozszczepienia rozpuszczą się w fazie wodnej, a uran / pluton rozpuszczą się w fazie organicznej z fosforanem tributylu.

Rozdzielanie uranu / plutonu

Aby oddzielić uran od plutonu, musisz zredukować pluton za pomocą azotanu uranu. Znowu masz dwa strumienie: jeden z uranem / plutonem z przeszłości i jeden strumień wodny z azotanem uranu (U4 +). Pluton zostanie zredukowany i rozpuszczony w roztworze wodnym.

Aby przeprowadzić wyżej wymienione procesy chemiczne, ekstrakcję ciecz-ciecz można użyć następujących desgin:

Mikser-osadnik

Mikser-osadnik( źródło )

Kolumna pulsacyjna

Kolumna( źródło )

Zasada jest zawsze: Faza organiczna jest lżejsza niż faza wodna. Obie fazy są najpierw rozdzielane, a następnie mieszane, a następnie ponownie rozdzielane. Podczas mieszania zachodzą reakcje chemiczne.

Więcej informacji można znaleźć we wspomnianym źródle .


5

Możesz wypróbować Wikipedię , ale zauważają, że artykuł może nie spełniać standardów jakości, więc będę trzymać się z dala od tego źródła. Nuclear Association Świat wydaje się bardziej wiarygodna, tak. Ich strona omawia ten proces. Cytując sekcję „Ponowne przetwarzanie dzisiaj - PUREX” (moje wyróżnienie):

Wszystkie komercyjne zakłady przerobu wykorzystują sprawdzony hydrometalurgiczny proces PUREX (ekstrakcja plutonu-uranu). Wymaga to rozpuszczenia elementów paliwowych w stężonym kwasie azotowym. C hemiczne oddzielanie uranu i plutonu jest następnie przeprowadzane za pomocą etapów ekstrakcji rozpuszczalnikiem (neptun - który może być stosowany do produkcji Pu-238 dla generatorów termoelektrycznych dla statków kosmicznych - może być również odzyskany, jeśli jest to wymagane). Pu i U można zawrócić na wejściową stronę cyklu paliwowego - uran do zakładu konwersji przed ponownym wzbogaceniem i pluton bezpośrednio do produkcji paliwa MOX.

W dalszej części notatki WNA

Zużyte paliwo rozdrabnia się i rozpuszcza w gorącym stężonym kwasie azotowym. Pierwszy etap oddziela uran i pluton w wodnym strumieniu kwasu azotowego od produktów rozszczepienia i mniejszych aktynowców w procesie ekstrakcji przeciwprądowym rozpuszczalnikiem, z użyciem fosforanu tributylu rozpuszczonego w nafcie lub dodekanie. W kolumnie pulsacyjnej uran i pluton wchodzą w fazę organiczną, podczas gdy produkty rozszczepienia i inne pierwiastki pozostają w wodnym rafinacie.

W drugiej kolumnie pulsacyjnej oddziela się uran od plutonu przez redukcję z nadmiarem U4 + dodanym do strumienia wodnego. Pluton jest następnie przenoszony do fazy wodnej, podczas gdy mieszanina U4 + i U6 + pozostaje w fazie organicznej. Następnie usuwa się go z rozpuszczalnika organicznego rozcieńczonym kwasem azotowym.

Azotan plutonu zatęża się przez odparowanie, a następnie poddaje się proces wytrącania szczawianu, a następnie kalcynacji z wytworzeniem PuO2 w postaci proszku. Azotan uranu zatęża się przez odparowanie i kalcynuje z wytworzeniem UO3 w postaci proszku. Następnie przekształca się go w produkt UO2 przez redukcję wodoru.

U4+


To część chemiczna. Nie byłem w stanie znaleźć wielu informacji na temat konkretnych metod mechanicznych (tj. Czystej inżynierii, której szukałeś). W rzeczywistości oryginalny patent na PUREX nie obejmuje procesów mechanicznych, co prowadzi mnie do przekonania, że ​​dokładna konfiguracja może się różnić.

Ten plik PDF jest nieco pomocny. Mówi, że materiały wejściowe są najpierw pocięte. Perforowane kosze są następnie używane do oddzielenia tej maszyny od reszty roztworu; można zastosować „środek rozpuszczający koła”.

Mam pewne informacje, aczkolwiek dotyczące metody innej niż PUREX. W przypadku przygotowania wody do ponownego użycia (patrz strona 12), osadniki miksera (komory mieszania z komorami osadczymi), kolumny i wirówki są głównymi urządzeniami.

Korzystając z naszej strony potwierdzasz, że przeczytałeś(-aś) i rozumiesz nasze zasady używania plików cookie i zasady ochrony prywatności.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.