Способ получения нитратов актинидов



Способ получения нитратов актинидов
Способ получения нитратов актинидов
Способ получения нитратов актинидов

 


Владельцы патента RU 2446493:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение "Радиевый институт им. В.Г. Хлопина" (исполнитель) (RU)
Федеральное государственное унитарное предприятие "Горно-Химический Комбинат" (исполнитель) (RU)
Российская Федерация в лице Государственной корпорации по атомной энергии "Росатом" (госзаказчик) (RU)

Изобретение относится к неорганической химии, в частности к способу получения азотнокислых солей урана и актинидов. Способ получения нитратов актинидов включает обработку актинидов или их соединений тетраоксидом азота в присутствии воды. Подачу тетраоксида азота в реакционный сосуд осуществляют в смеси с воздухом или кислородом и процесс проводят при нормальном давлении и температуре от 25°С до 95°С. Изобретение обеспечивает простой удобный перевод соединений актинидов в нитраты, позволяющий увеличить степень использования окислов азота, то есть сократить сброс их в атмосферу. 2 з.п. ф-лы, 3 табл., 3 пр.

 

Изобретение относится к неорганической химии, в частности к способу получения азотнокислых солей урана и актинидов, и предлагает альтернативный путь преобразования исходных материалов, содержащих металлический уран и оксиды, нитриды и карбиды урана, и других ядерных материалов в гидратированные нитраты, т.е. продукты, удобные для дальнейшей переработки.

Известны способы получения азотнокислых солей актинидов, например растворением металлического урана, диоксида урана или других оксидов в азотной кислоте. В результате получают раствор нитрата уранила с большим избытком кислоты. Для получения соли гидратированного нитрата уранила проводились операции выделения солей обычным способом: фильтрация, упаривание, охлаждение, отфильтровывание выпавших кристаллов, промывка и сушка.

Известен способ растворения оксидов урана с получением нитратов уранила с помощью диоксида азота, растворенного в трибутилфосфате и тетрахлорэтилене (Кузнецов А.Ю., Бучихин Е.П., Шаталов В.В. "Совмещенное нитрование и экстракция урана и его оксидов" XIII Всероссийская конференция по экстракции, тезисы докладов, часть 2, с.202, М., 2004). Недостатком данного метода является то, что для получения нитрата в виде гидратированной соли необходимо проведение дополнительных процессов реэкстракции и отгонки растворителя, применение водной химии.

Известен способ растворения оксидов урана с получением нитратов уранила путем взаимодействия безводных оксидов урана с тетраоксидом азота при температуре 25°С (А.Н.Мурин, В.Д.Нефедов. "Радиохимия и химия ядерных процессов" ГНТИ химической литературы, с.517. Л., 1960). Продуктом взаимодействия является аддукт нитрата уранила и диоксида азота UO2(ON3)2·NO2. Нагревание его до температуры 163°С в вакууме приводит к образованию безводного нитрата уранила. Недостатками этого способа являются высокая температура плавления получаемого аддукта, а также безводного нитрата уранила.

Известен способ получения нитратов уранила путем растворения металлического урана и оксидов актинидов в азотной кислоте с регенерацией отходящих газов (В.М.Вдовенко. "Современная радиохимия". М.: Атомиздат, 1969, с.543). Недостатком способа является получение растворов нитратов актинидов с высокой концентрацией избыточной азотной кислоты.

Наиболее близким к заявляемому является "Способ получения нитратов актинидов" путем непосредственной реакции актинидов или оксида актинида со смесью тетраоксида азота - вода в герметичной емкости при избыточном давлении 0,5-1,0 МПа и повышенной температуре 100-140°С, взятый в качестве прототипа (RU 2295789 С1, опубликовано 20.03.2007, бюл. №8). Недостатками прототипа являются высокое давление при проведении процесса и возможность резкого "взрывного" его нарастания, особенно при растворении высокодисперсных оксидов и металлического урана за счет практически мгновенного контакта растворяемого вещества с образующейся концентрированной (18-23 моль/л) азотной кислотой (Chiotti P., Rogers A., AECD-2974, Metall Progress, 60, (30), 60-65 (Sept. 1951) - Цит. по Руководство по неорганическому синтезу, т.4, с.1285, Редактор Г. Брауэр. М.: Мир, 1985). Кроме того, используется не более половины окислов азота, а остальная часть сбрасывается и требует улавливания.

Задачей данного изобретения является увеличение степени использования окислов азота, то есть сокращение сброса их в атмосферу. Это особенно важно при растворении оксидов актинидов в радиохимическом производстве.

Поставленная задача достигается тем, что получение гидратированных нитратов актинидов проводят путем непосредственной реакции актинидов или соединений, содержащих актинид, со смесью тетраоксида азота - вода, подаваемых непосредственно в реакционный сосуд при нормальном давлении и температуре 25-95°С. В качестве соединений актинидов, которые подвергаются обработке, используют оксиды, нитриды, карбиды. Отходящие газы используют путем их доокисления и возврата в голову процесса. В качестве окислителей используют воздух или кислород.

Предложенные примеры иллюстрируют возможности применения данного способа.

Пример 1

Навески препаратов актиноидов из расчета содержания в них 5 г урана помещают в реакционный сосуд, добавляют количество воды из расчета образования раствора нитрата уранила с заданной концентрацией. Смесь термостатируют при заданной температуре. Затем в реакционный сосуд подают пары N2O4 в смеси с воздухом или кислородом или инертным газом под атмосферным давлением. После полного растворения навески определяют концентрацию урана и азотной кислоты в полученном растворе. Данные приведены в табл.1.

Пример 2

Навески препаратов актиноидов из расчета содержания в них 5 г урана помещают в реакционный сосуд, добавляют количество воды из расчета образования раствора нитрата уранила с заданной концентрацией. Смесь термостатируют при заданной температуре. Затем в реакционный сосуд подают пары N2O4 в смеси с воздухом или кислородом или инертным газом под атмосферным давлением, со скоростью, обеспечивающей полное поглощение NO2 в растворе. Выходящие из раствора газы проходят через контактную емкость с насадкой для увеличения времени пребывания в емкости и циркуляционным насосом возвращаются в реакционный сосуд. После полного растворения навески определяют концентрацию урана и азотной кислоты в полученном растворе. Данные приведены в табл.2.

Пример 3

Навески препаратов актиноидов из расчета содержания в них 5 г урана помещают в автоклав, добавляют стехиометрическое количество воды из расчета образования гексагидрата нитрата уранила. Жидкий N2O4 помещают в стакан, установленный выше уровня воды. Автоклав герметизируют, термостатируют при заданной температуре и поворачивают в горизонтальное положение, обеспечивая смешение фаз. После выдержки при заданной температуре определяют полноту растворения препарата и концентрации урана и азотной кислоты в растворе. Данные приведены в табл.3.

Приведенные примеры показывают, что возможно получение растворов нитратов актинидов в широком диапазоне концентрации металлов, и, в отличие от аналогов, избыток азотной кислоты не является необходимым. Это гарантирует плавное течение процесса растворения и исключает возможное неконтролируемое развитие реакции в случае контакта азотной кислоты с мелкодисперсными порошками.

В отличие от прототипа, по предлагаемому способу условия проведения позволяют провести процесс быстро и эффективно без использования высокого давления, с доокислением и возвратом в процесс окислов азота и сокращением сброса их в атмосферу.

1. Способ получения нитратов актинидов, включающий обработку актинидов или их соединений тетраоксидом азота в присутствии воды, отличающийся тем, что подачу тетраоксида азота в реакционный сосуд осуществляют в смеси с воздухом или кислородом и процесс проводят при нормальном давлении и температуре от 25°С до 95°С.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что процесс проводят с доокислением отходящих газов до тетраоксида азота и возвратом окисленных газов в голову процесса.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве соединений актинидов обработке подвергают оксиды, карбиды или нитриды.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к атомной промышленности, к способам обращения с радиоактивными отходами (РАО), в частности к способам переработки РАО с помощью технологий, предусматривающих их термообработку.

Изобретение относится к области разделения ионов металлов и их изотопов под воздействием электромагнитного поля в диссоциированных растворах и может быть использовано при переработке отработавшего ядерного топлива и руд, содержащих редкоземельные элементы, для очистки промышленных и бытовых стоков.
Изобретение относится к технологии переработки уранфторсодержащих отходов и может быть использовано для переработки отходов сублиматного производства. .
Изобретение относится к области охраны окружающей среды, загрязненных техногенными радиоактивными изотопами, а именно к способу реагентной дезактивации песчаных грунтов от радионуклидов цезия, который включает обработку песчаных грунтов водным раствором, содержащим дезактивирующие реагенты, в качестве которых используют минеральную серную кислоту с концентрацией 2-4 М, при соотношении жидкой и твердой фаз 0,5/1-1/1 в автоклаве при температуре 100-140°С.

Изобретение относится к области дезактивации твердых радиоактивных отходов, переработки жидких радиоактивных отходов и фиксации радиоактивных элементов в устойчивой твердой среде.
Изобретение относится к области охраны окружающей среды, реабилитации территорий, загрязненных радионуклидами среднего и низкого уровня удельной активности. .
Изобретение относится к области ядерной энергетики, в частности к области переработки отработанного ядерного топлива (ОЯТ), и может быть использовано в технологических схемах переработки ОЯТ.

Изобретение относится к области защиты окружающей среды, конкретно к дезактивации почв, грунтов, песка, ионообменных смол, шлаков и других твердых сыпучих отходов, загрязненных радионуклидами, и может применяться на АЭС, радиохимических производствах, в зонах техногенных катастроф и аварийных разливов ЖРО.

Изобретение относится к области ядерной энергетики, в частности к методам обращения с радиоактивными отходами, и может быть использовано при демонтаже кессонов с размещенными в них дефектными отработавшими тепловыделяющими сборками (ОТВС), находящимися в хранилищах судов атомно-технологического обслуживания (АТО).

Изобретение относится к ядерной энергетике и касается технологии получения смешанного диоксида урана и плутония (UO 2-PuO2) для изготовления ядерного топлива. .

Изобретение относится к области экологии и направлено на предупреждение загрязнения окружающей среды и отравления радиоактивными веществами. .

Изобретение относится к радиохимической технологии и может быть использовано в области переработки отработавшего ядерного топлива для непрерывной очистки нитрата уранила от продуктов деления путем осаждения.
Изобретение относится к способу экстракционной очистки регенерированного урана и может быть использовано в технологических процессах при переработке облученного ядерного топлива.
Изобретение относится к технологии урановых производств и, в частности, может быть использовано при переработке отходов, содержащих фториды урана. .
Изобретение относится к технологии получения сорбентов для очистки гексафторида урана, получаемого из облученного ядерного топлива (ОЯТ), от гексафторида плутония.
Изобретение относится к технологии переработки уранфторсодержащих отходов и может быть использовано для переработки отходов сублиматного производства. .

Изобретение относится к ядерной энергетике и касается технологии получения оксидов урана для изготовления ядерного топлива для атомных станций. .

Изобретение относится к области разработки экономически рентабельной и экологически безопасной технологии конверсии тетрафторида обедненного урана, полученного тем или иным способом, в частности, в окислы урана, предназначенные для длительного хранения или использования в реакторах на быстрых нейтронах, и алкилфториды, используемые в дальнейшем в качестве озонобезопасных хладоагентов, растворителей, пожаротушащих веществ или средств травления полупроводниковых плат.

Изобретение относится к области разработки экономически рентабельной технологии конверсии обедненного тетрафторида урана с получением окислов урана для длительного хранения или использования в быстрых реакторах, а также с попутным получением ценных фторсодержащих веществ.
Изобретение относится к способам растворения топлива, которое представляет собой смесь оксидов урана и плутония
Наверх