Способ регенерации бора из облученного карбида бора

 

Изобретение относится к атомной энергетике и может быть использовано при переработке облученного карбида бора стержней аварийной защиты и компенсирующих стержней. Сущность способа регенерации бора из облученного карбида бора состоит в том, что бор переводят в газовую фазу в виде галогенида бора газовой смесью галогена и/или галогенида, содержащей 0,0001-10 об.% кислорода и/или кислородсодержащих соединений. Коэффициенты очистки при использовании способа достаточны для получения бора с активностью естественного фона. 1 табл.

Изобретение относится к области атомной энергетики и может быть использовано при переработке облученного карбида бора стержней аварийной защиты и компенсирующих стержней.

Известен способ переработки облученного карбида бора из компенсирующих элементов (Патент Франции N 2608308, 1988, G 21 F 9/30) /1/, по которому борную кислоту отделяют от конденсата путем фильтрации с последующим прокаливанием до оксида бора, с последующим восстановлением до карбида, который повторно применяют для изготовления этих элементов без дополнительной очистки.

Т. к. в способе не предусмотрена очистка от радионуклидов, то работать с таким материалом можно только в дистанционных условиях.

Задачей настоящего изобретения является получение высоких коэффициентов очистки бора от радионуклидов и, соответственно, получение соединений бора с активностью естественного фона, с которыми можно работать в "холодных" условиях.

Она достигается тем, что по предлагаемому способу бор из облученного карбида бора переводят в газовую фазу газовой смесью галогена и/или галогенида, содержащей от 0,0001 до 10 об.% кислорода и/или кислородсодержащих соединений, и образующиеся отходящие газы фильтруют. Прошедший фильтрацию галогенид бора не содержит радионуклидов и может использоваться для приготовления различных соединений бора (в том числе и карбида бора) в "холодных" условиях.

Загрязнение бора радионуклидами обуславливается присутствием в отходящих газах после реакции взаимодействия облученного карбида бора и галогена и/или галогенида, кроме газообразного галогенида бора, радиоактивных аэрозолей субмикронного размера (Девятых Г.Г., Еллиев Ю.Е. Глубокая очистка вещества. М. Высшая школа, 1990 с. 183), (или аэрозолей высокой дисперсности) (Петрянов И. В. , Кощеев B.С., Басманов П.И. и др. Лепесток. (Легкие респираторы). М.: Наука, 1984, с. 5), и высоколетучих двойных галогенидов радионуклидов (Oye H.A., Gruen D.N. Neodymium Chloride - Aluminium Chloride Vapor Complexes / J.Amer.Chem.Soc. 1969. Vol.91. N 9. P. 2229-2236).

Использование в подаваемой газовой смеси кислорода и/или кислородсодержащих соединений вызывает образование некоторого количества оксигалогенида бора. Понижение температуры образовавшихся отходящих газов при выходе их из зоны реакции (для этого не требуется специального охлаждения) приводит к разложению оксигалогенида бора и конденсации образующегося оксида бора на первичных радиоактивных аэрозолях (ядрах конденсации), что значительно увеличивает размер аэрозолей (10 мкм). На конденсационных аэрозолях оксида бора, обладающих хорошо развитой поверхностью, сорбируются высоколетучие двойные галогениды радионуклидов. При дальнейшей фильтрации аэрозоли удерживаются на фильтре. Увеличение размера аэрозолей и сорбция на них высоколетучих двойных галогенидов радионуклидов вызывает значительное повышение эффективности очистки фильтрацией. Отфильтрованные газы содержат галогенид бора, который может использоваться для изготовления различных соединений бора, имеющих активность естественного фона.

При этом содержание кислорода и/или кислородсодержащих соединений в подаваемой газовой смеси должно находиться в пределах 0,0001-10 об.%. Это связано с тем, что при содержании менее 0,0001 об.% количество конденсирующегося оксида бора становится соизмеримым с количеством летучих радионуклидов. Это вызывает снижение коэффициентов очистки.

При содержании кислорода и/или кислородсодержащих соединений более 10 об.% становятся существенными потери бора (20 мас.%).

Таким образом для достижения высоких коэффициентов очистки необходимо поддерживать содержание в подаваемой смеси кислорода и/или кислородсодержащих соединений в пределах 0,0001-10 об.%.

Назначение изобретения реализуется при использовании карбида бора в любой форме: таблетки (образцы) без измельчения; разрушенные таблетки (образцы) в результате облучения; измельченные таблетки (образцы) и т.п.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Провели эксперимент по переработке облученного карбида бора. Использовали реактор из кварцевого стекла высотой 300 мм и диаметром 36 мм. Навески карбида бора составляли 10 г. Расход подаваемых газов 5 л/ч. Вскрытие вели при температуре 800-950^oC. Отходящие газы фильтровали через фильтр с ФПП-15-1,5. Для увеличения концентрации бора на единицу измеряемого объема (т.е. увеличения точности радиометрических измерений, при этом галогениды радионуклидов должны были поглощаться водой, т.к. они имеют высокую растворимость в кислом водном растворе (pH 7 из-за реакции гидролиза галогенида бора)) образующийся газообразный галогенид бора поглощали дистиллированной водой. Образовавшийся раствор борной кислоты сушили. Сухую борную кислоту анализировали на содержание радионуклидов радиометрическим методом.

Параметры и результаты в таблице. Результаты, приведенные в примерах, показывают, что коэффициенты очистки при использовании способа достаточны для получения бора с активностью естественного фона из облученного карбида бора с высоким содержанием радионуклидов.

Использованные источники 1. Патент Франции N 2608308, 1988.

2. Девятых Г.Г., Еллиев Ю.Е. Глубокая очистка веществ. М.: Высшая школа, 1990, с. 183.

3. Петрянов И. В. , Кощеев B.С., Басманов П.И. и др. Лепесток. (Легкие респираторы). М.: Наука, 1984, с. 5.

4. Oye H. A., Gruen D.N. Neodymium Chloride - Aluminium Chloride Vapor Complexes // J. Amer. Chem. Soc. 1969, v. 91, N 9, p. 2229-2236.

Формула изобретения

Способ регенерации бора из облученного карбида бора, отличающийся тем, что бор из карбида бора переводят в газовую фазу в виде галогенида бора газовой смесью галогена и/или галогенида, содержащей 0,0001-10 об.% кислорода и/или кислородсодержащих соединений, и затем фильтруют.

РИСУНКИ

Рисунок 1