Способ разделения нептуния и плутония в азотнокислых растворах

 

Использование: в радиохимической технологии при переработке растворов, содержащих нептуний и плутоний. Сущность изобретения: в азотнокислый раствор, содержащий нептуний (IV) и плутоний (IV), вводят водный раствор нитрата нептуния (III) в смеси с гидразиннитратом, после чего проводят экстракцию нептуния (IV). Экстракт промывают с добавлением раствора нитрата нептуния (III) в смеси с гидразиннитратом. Возможна дополнительная подача восстановителя также в зону экстракции. Коэффициент разделения нептуния и плутония составил 1·10⁶.

Изобретение относится к радиохимической технологии, в частности к способам разделения нептуния и плутония экстракционными методами. Разделение этих элементов повсеместно осуществляется путем стабилизации их в разных валентных формах с последующей селективной экстракцией.

Известен способ разделения нептуния и плутония путем совместной экстракции плутония (IY) и нептуния (YI) в органическую фазу, последующего селективного восстановления нептуния (YI) в нептуний (Y) бутиральдегидом с сульфаминовой кислотой и селективной реэкстракции нептуния (Y) из органической фазы в водную [1].

Недостатками способа являются трудность получения нептуния (YI) в условиях аффинажного процесса и потери нептуния из-за сложности восстановления нептуния (YI) в нептуний (Y) без образования нептуния (IY).

В другом способе восстановление нептуния (YI) в нептуний (Y) для последующей селективной реэкстракции осуществляется водным раствором гидроксиламина или гидразина при 30-35^оС [2]. К недостаткам этого способа, помимо приведенных для первого аналога, относятся сложность аппаратуры и технологические издержки, связанные с применением нагрева.

Наиболее близким технологическим решением является способ разделения нептуния и плутония в азотнокислых растворах, основанный на восстановлении плутония (IY) в плутоний (III), который практически не экстрагируется в органическую фазу. Способ заключается в том, что исходный раствор подвергают восстановительной обработке солью железа (II), после чего из него экстрагируют нептуний (IY) и промывают экстракт от следов плутония (IY) восстановительным раствором, содержащим соль железа (II).

Недостатком этого способа является применение соли железа (II) в качестве реагента-восстановителя, что приводит к засолению системы, а при переработке хвостовых растворов способом упаривания вызывает усиленную коррозию аппаратуры.

Целью изобретения является снижение засоления растворов.

Дополнительная цель - повышение ядерной безопасности процесса.

Цель достигается тем, что в способе, включающем обработку исходного раствора реагентом-восстановителем, экстракцию нептуния IY трибутилфосфатом (ТБФ), восстановительную промывку экстракта и реэкстракцию из него нептуния азотной кислотой, в качестве реагента-восстановителя используют раствор трехвалентного нептуния в присутствии стабилизатора - гидразиннитрата.

П р и м е р 1. В исходный раствор состава: нептуний (IY) 3 г/л, плутоний (IY) 3 г/л, азотная кислота 3,5 моль/л вводят раствор нептуния (III), содержащий 0,1 моль/л гидразиннитрата. После чего обрабатывают 30%-ным раствором ТБФ в додекане.

Полученный нептуний, содержащий экстракт, промывают последовательно раствором азотной кислоты концентрации 12 и 0,5 моль/л, содержащим раствор нептуния III и гидразиннитрат. После промывки осуществляют реэкстракцию нептуния 0,05 моль/л раствором азотной кислоты, содержащим 0,1 моль/л гидразиннитрата. В результате получены нептунийсодержащий реэкстракт состава: нептуний 20 г/л, плутоний 0,008 г/л, азотная кислота 0,2 моль/л, гидразиннитрат 0,1 моль/л и раствор плутония (рафинат) состава: плутоний 1,33 г/л, нептуний 0,005 г/л, азотная кислота 3,6 моль/л. Коэффициент разделения нептуния и плутония 620000, коэффициент очистки нептуния от плутония 2500, коэффициент очистки плутония от нептуния 250.

П р и м е р 2. Процесс осуществляется в соответствии с условиями примера 1, но восстановительный раствор нептуния (III) с добавкой гидразиннитрата подают также в зону экстракции. В результате получают нептунийсодержащий реэкстракт состава: нептуний 20 г/л, плутоний 0,002 г/л, азотная кислота 0,2 моль/л, гидразиннитрат 0,1 моль/л и плутонийсодержащий рафинат состава: плутоний 1,23 г/л, нептуний 0,007 г/л, азотная кислота 3,6 моль/л. Коэффициент разделения нептуния и плутония 1800000, коэффициент очистки нептуния от плутония 10000, коэффициент очистки плутония от нептуния 180.

Таким образом предлагаемое изобретение позволяет разделять нептуний и плутоний в азотнокислых растворах с получением очищенных друг от друга растворов в условиях, исключающих засоление растворов солеобразующими реагентами. За счет дополнительного введения восстановленного раствора в зону экстракции повышается ядерная безопасность процесса.

Формула изобретения

1. СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ НЕПТУНИЯ И ПЛУТОНИЯ В АЗОТНОКИСЛЫХ РАСТВОРАХ, включающий восстановление плутония (IV) до плутония (III) реагентом-восстановителем, экстракцию из раствора нептуния (IV), промывку экстракта в присутствии реагента-восстановителя от следов плутония (IV), отличающийся тем, что, с целью снижения засоления системы, в качестве реагента-восстановителя используют водный раствор нитрата нептуния (III) в присутствии гидразиннитрата.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что, с целью повышения ядерной безопасности, реагент-восстановитель дополнительно вводят в зону экстракции.