Jak działa przerób paliwa jądrowego?

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?

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

( źródło )

Kolumna pulsacyjna

( 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 .

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.

$\to$

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.

$U^{4+}$

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.