Способ подготовки карбидного оят к экстракционной переработке (варианты)

Заявленное изобретение относится к способу подготовки карбидного ОЯТ к экстракционной переработке. Заявленный способ включает подавление действия содержащихся в азотнокислом растворе карбидного топлива комплексообразующих лигандов путем их окисления азотной кислотой в присутствии катализатора, в качестве которого используют поливалентный металл, находящийся в азотнокислом растворе или вводимый в него до или после растворения карбидного ОЯТ, выбранного из ряда: церий, железо, марганец, технеций, ртуть. Далее нагреванием азотнокислого раствора карбидного топлива или проводят такое окисление непосредственно в процессе растворения карбидного топлива в азотной кислоте в присутствии катализатора с последующим растворением в окисленном растворе карбидного топлива оксидного или металлического ОЯТ, или проводят одновременно операции окисления комплексообразующих лигандов и растворения оксидного или металлического ОЯТ в растворе карбидного топлива. В альтернативном решении предлагается проводить аналогичную подготовку карбидного ОЯТ к экстракционной переработке с последующим смешением окисленного раствора карбидного топлива с растворами оксидного или металлического ОЯТ или с прямым введением необходимого количества раствора нитрата циркония или раствора другого многовалентного металла-комплексообразователя. Техническим результатом является устранение необходимости использования сильного окислителя. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 12 пр.

 

Изобретение относится к области переработки отработавшего ядерного топлива атомных электростанций (ОЯТ АЭС) и может быть использовано при подготовке карбидного ОЯТ к экстракционной переработке с извлечением многовалентных актинидов из его растворов, содержащих комплексообразующие лиганды.

Известно, что топливо на основе карбидов урана и плутония имеет ряд преимуществ по сравнению с используемым в настоящее время оксидным топливом. Высокая ядерная плотность карбидов при их использовании в качестве топлива в реакторах на быстрых нейтронах повышает эффективность использования первичного и коэффициент воспроизводства вторичного топлива, а большой коэффициент теплопроводности позволяет увеличить тепловые нагрузки в тепловыделяющих элементах (ТВЭЛах), что позволяет достигнуть более глубокого выгорания и, следовательно, снизить стоимость ядерного топливного цикла.

Однако использование карбидного топлива сдерживается ограниченностью сведений о его свойствах и поведении при больших выгораниях, некоторыми трудностями технологии производства, а также проблемами, сопутствующими его экстракционной переработке. В частности, при растворении в азотной кислоте топлива такого типа в растворе образуется значительное количество многоосновных карбоновых кислот и оксикислот, препятствующих экстракционному извлечению многовалентных актинидов, что делает невозможной переработку таких растворов без их обработки или подготовки, ликвидирующей комплексообразующее действие этих веществ по отношению к плутонию.

Известны два подхода к решению задачи экстракционной переработки растворов карбидного ОЯТ, один из которых лежит в подавлении действия комплексообразующих лигандов путем их связывания с элементами, комплексы с которыми являются более сильными, чем комплексы с плутонием. Второй путь состоит в полном разрушении лигандов сильным окислителем с одновременным окислением плутония до Рu(+6).

В рамках первого подхода известен способ подготовки карбидного ОЯТ (Zverev D. V., Kirillov S.N., Dvoeglazov K.N., Shadrin A.Yu., Logunov M.V., Mashkin A.N., Schmidt O.V., Arseenkov L.V. Possible Options for Uranium-carbide SNF Processing. ATALANTE 2012 Intern. Conf. on Nuclear Chemistry for Sustainable Fuel Cycl. Elsevier B. V. Procedia Chemistry, 2012, v.7, p.116-122), заключающийся в совместном растворении уран-карбидного ОЯТ АМБ и ОЯТ ВВЭР в концентрированной азотной кислоте. Существом этого способа является, в первую очередь, связывание многоосновных кислот в прочный комплекс с цирконием, что проявляется в выпадении этих соединений в осадок после извлечения из раствора основной массы урана и крайне неудобно при проведении непрерывного противоточного экстракционного процесса. Вместе с тем, после отделения этого осадка плутоний(+4) беспрепятственно и полностью извлекается разбавленным ТБФ.

В рамках второго подхода известен способ подготовки раствора высоковыгоревшего карбидного смешанного уран-плутониевого ОЯТ, включающий окисление содержащихся в них комплексообразующих лигандов озонированием в присутствии катализатора для обеспечения экстракционного извлечения многовалентных актинидов (Natarajan R. Reprocessing of FBTR mixed carbide fuel - some process chemistry aspects. Proc. 16th Ann. Conf. Ind. Nucl. Soc. INSAC-2005. Mumbai, 2005. Paper IT_21). В этом процессе, который принимается за прототип, роль катализатора играет растворенный осколочный церий.

Недостатком этого способа является не только необходимость глубокого разрушения многоосновных карбоновых кислот и оксикислот, являющихся комплексообразующими веществами, но и переход плутония (+4) в менее экстрагируемое состояние плутоний (+6), что требует проведения дополнительной окислительно-восстановительной обработки. Также к недостаткам способа можно отнести ограничения в выборе конструкционных материалов оборудования и отгонку образующейся четырехокиси рутения, в том числе его радиоактивных изотопов, которая разрушается с образованием отложений на стенках газоходов.

Известна также разновидность каталитического окислительного разрушения одного из видов лигандов, а именно щавелевой кислоты, в маточных растворах после осаждения плутония путем длительного нагревания (кипячения) азотнокислого раствора в присутствии марганца (+2) в качестве катализатора (Колтунов B.C. Кинетика и механизм окисления щавелевой кислоты азотной кислотой в присутствии ионов Mn2+. Кинетика и катализ, 1968, т.9, №5, с.1034-1041). Однако проверка этого способа на растворах карбидного ОЯТ показала, что полнота экстракционного извлечения плутония не достигается, то есть окисление комплексообразующих лигандов за приемлемое время является неполным.

Изобретением решается задача подготовки карбидного ОЯТ к экстракционной переработке с извлечением многовалентных актинидов из его растворов, содержащих комплексообразующие лиганды, способом, исключающим недостатки прототипа, в частности использование сильного окислителя, путем применения слабых окислительных методов в присутствии катализаторов.

Для достижения названного технического результата в заявляемом способе подготовки карбидного ОЯТ к экстракционной переработке с извлечением многовалентных актинидов из его азотнокислых растворов, содержащих комплексообразующие лиганды, предлагается проводить окисление комплексообразующих лигандов нагреванием азотнокислого раствора карбидного топлива в присутствии катализатора, или проводить окисление комплексообразующих лигандов в процессе растворения карбидного топлива в азотной кислоте в присутствии катализатора с последующим растворением в окисленном растворе карбидного топлива оксидного или металлического ОЯТ, или проводят одновременно операции окисления комплексообразующих лигандов и растворения оксидного или металлического ОЯТ в растворе карбидного топлива.

В качестве комплексообразующих лигандов раствор карбидного топлива содержит щавелевую, меллитовую и другие многоосновные карбоновые кислоты и оксикислоты, а в качестве катализатора окисления используют поливалентный металл, находящийся в азотнокислом растворе, выбранный из ряда: церий, железо, марганец, технеций, ртуть. При этом в растворе карбидного топлива растворяют превосходящее количество оксидного ОЯТ, в качестве которого может быть использовано ОЯТ ВВЭР, РБМК, PWR, BWR, или металлического ОЯТ, которым могут выступать облученные стандартные урановые блоки или ОЯТ на основе уран-алюминиевого сплава. Растворение добавляемых композиций при одновременном разрушении многоосновных карбоновых кислот и оксикислот проводят в замедленном режиме при температуре до 90°C и длительности обработки до 10 часов.

В альтернативном решении для достижения названного технического результата в предлагаемом способе предлагается проводить подготовку карбидного ОЯТ к экстракционной переработке с извлечением многовалентных актинидов из его азотнокислых растворов, содержащих комплексообразующие лиганды, путем окисления комплексообразующих лигандов нагреванием азотнокислого раствора карбидного топлива в присутствии катализатора или проводить окисление комплексообразующих лигандов в процессе растворения карбидного топлива в азотной кислоте в присутствии катализатора, с последующим смешением окисленного раствора карбидного топлива с растворами оксидного или металлического ОЯТ или введением раствора нитрата циркония или раствора другого многовалентного металла-комплексообразователя.

Отличительным признаком предложенного способа является совмещение нескольких технологических приемов: разрушение указанных выше комплексообразующих лигандов путем нагревания азотнокислого раствора карбидного топлива в присутствии поливалентных металлов в качестве катализаторов или проведения окисления комплексообразующих лигандов в процессе растворения карбидного топлива в присутствии поливалентных металлов в качестве катализаторов, использование этого приема для окисления многоосновных карбоновых кислот и оксикислот в содержащем их растворе карбидного ОЯТ и комплектование их остаточных количеств путем добавления растворов циркония, в том числе путем растворения в карбидном растворе дополнительных видов ОЯТ (оксидного или металлического) в превосходящем количестве, или же путем смешения окисленного раствора карбидного топлива с растворами оксидного или металлического ОЯТ.

При этом операции каталитического разрушения комплексообразующих лигандов и растворения дополнительного ОЯТ могут быть совмещены путем растворения в замедленном режиме с учетом кинетики окисления примесей, а катализаторами являются сами продукты деления (церий, технеций) и примеси коррозионного железа. При такой процедуре на стадии экстракции вторичное осадкообразование отсутствует.

Таким образом, существенно упрощается переработка карбидного ОЯТ.

Возможность осуществления заявляемого технического решения подтверждается следующими примерами.

Пример 1

Карбидное ОЯТ АМБ растворяют в 3,0 моль/л азотной кислоте в течение 4 ч при температуре 90°C с получением раствора, содержащего 50 г/л U; 0,5 г/л Pu и другие элементы в 2,2 моль/л HNO3. Далее полученный раствор направляют в Пурекс-процесс, но при этом в безурановой зоне выпадает осадок солей циркония с органическими кислотами, который содержит 30-40 мг Pu на грамм осадка. Остаточное содержание Pu в рафинате составляет ~30 мг/л, также наблюдается окраска органической фазы в безурановой зоне экстракции, что свидетельствует о том, что данный раствор не может быть переработан без ликвидации комплексообразующего действия лигандов находящихся в растворе.

Пример 2

Карбидное ОЯТ АМБ растворяют в 3,1 моль/л азотной кислоте в течение 6 ч при температуре 80°C с получением раствора, содержащего 60 г/л U; 0,6 г/л Pu и другие элементы в 2,4 моль/л HNO3. Затем к полученному раствору карбидного топлива добавляют водный раствор Mn(+2) при мольном отношении карбид урана : марганец =40-80:1, после чего производят прогрев полученного раствора в течение 6 часов при 75°C с получением раствора, содержащего 50-59 г/л U; 0,5-0,59 г/л Pu.

Далее полученный обработанный раствор направляют в Пурекс-процесс, где остаточное содержание Pu в рафинате составляет ~5 мг/л. При переработке такого раствора в безурановой зоне экстракционного каскада отсутствует осадкообразование и окрашивание органической фазы. Данный пример свидетельствует об окислении многоосновных карбоновых кислот и оксикислот и необходимости связывания оставшихся комплексообразующих лигандов, в связи с завышенным сбросом плутония (более 1 мг/л).

Пример 3

Карбидное ОЯТ исследовательского реактора БР-10 растворяют в 3,0 моль/л азотной кислоте в течение 6 ч при температуре 80°C с получением раствора, содержащего 60 г/л U; 0,4 г/л Pu и другие элементы в 2,2 моль/л HNO3. Далее к полученному раствору карбидного топлива добавляют водный раствор Mn(+2) при мольном отношении карбид урана : марганец =40-80:1, после чего производят прогрев полученного раствора в течение 6 часов при 75°C. После этого к обработанному раствору карбидного ОЯТ добавляют раствор азотнокислого циркония для комплексования остаточных количеств лигандов с получением раствора, содержащего ~2 г/л Zr.

Далее полученный обработанный раствор направляют в Пурекс-процесс, где остаточное содержание Pu в рафинате составляет менее 1 мг/л, что соответствует нормам сброса. Данным примером подтверждается возможность окисления многоосновных карбоновых кислот и оксикислот и связывания их остаточных количеств с помощью циркония.

Пример 4

К раствору карбидного ОЯТ АМБ, прогретому совместно с Mn(+2), аналогично примеру 3 добавляют раствор ОЯТ ВВЭР с выгоранием 40 ГВт·сут/т, содержащего в 3,0 моль/л HNO3 300 г/л U; 2,7 г/л Pu, а также 1 г/л Zr; 0,6 г/л Мо и другие элементы, по балансу процесса переработки получают раствор, содержащий 250 г/л U и -2,5 г/л Pu в 2,9 моль/л HNO3. Полученный объединенный раствор направляют на переработку в Пурекс-процесс, где остаточное содержание Pu в рафинате составляет менее 1 мг/л, что соответствует нормам сброса. Данным примером подтверждается возможность окисления многоосновных карбоновых кислот и оксикислот и связывания их остаточных количеств с помощью циркония.

Пример 5

Производят одновременное растворение карбидного ОЯТ АМБ совместно с ОЯТ ВВЭР в 9,3 моль/л азотной кислоте в течение 2 ч при температуре 90°C с получением раствора, содержащего 300 г/л U; 2,5 г/л Pu, а также 1,2 г/л Zr и другие элементы, в 4,1 моль/л HNO3.

Полученный раствор направляют на переработку в Пурекс-процесс; при этом после извлечения основной массы урана в безурановой зоне экстракционного каскада наблюдается выпадение осадков на основе Zr с захватом Pu. Содержание Pu в осадке составляет ~30-40 мг, остаточное содержание Pu в рафинате ~30 мг/л, что свидетельствует о том, что данный раствор не может быть переработан без ликвидации комплексообразующего действия лигандов, находящихся в растворе.

Пример 6

Карбидное ОЯТ АМБ растворяют в 7,8 моль/л азотной кислоте в течение 6 ч при температуре 80°C с получением раствора 60 г/л U; 0,6 г/л Pu и 6,9 моль/л HNO3. В полученный раствор карбидного топлива добавляют водный раствор Mn(+2) при мольном отношении карбид урана : марганец =40-80:1 и растворяют в объединенном растворе топливо ОЯТ ВВЭР-1000 в течение 5 ч при 85°C. При этом получают смешанный раствор, содержащий 305 г/л U; 3 г/л Pu в 3,3 моль/л HNO3.

Затем полученный раствор направляют в Пурекс-процесс, причем осадков не образуется, а остаточное содержание Pu в рафинате составляет не более 1 мг/л, что соответствует нормам сброса. Данным примером подтверждается возможность окисления многоосновных карбоновых кислот и оксикислот и связывания их остаточных количеств с помощью циркония, содержащегося в ОЯТ ВВЭР.

Пример 7

Карбидное ОЯТ АМБ растворяют в 7,8 моль/л азотной кислоте в течение 6 ч при температуре 80°C с добавлением концентрированного водного раствора Mn(+2) при мольном отношении карбид урана : марганец =40-80:1. При этом получают раствор, содержащий 60 г/л U; 0,6 г/л Pu и другие элементы в 6,9 моль/л HNO3. Полученный раствор не прогревают.

В полученном растворе растворяют ОЯТ ВВЭР-1000 в течение 5 ч при 85°C. При этом получают смешанный раствор, содержащий 305 г/л U; 3 г/л Pu в 3,3 моль/л HNO3. Затем полученный раствор направляют в Пурекс-процесс, причем осадков не образуется, а остаточное содержание Pu в рафинате составляет не более 1 мг/л, что соответствует нормам сброса. Данным примером подтверждается возможность окисления многоосновных карбоновых кислот и оксикислот и связывания их остаточных количеств с помощью циркония, полученного из ОЯТ ВВЭР.

Пример 8

В полученном аналогично примеру 6 растворе карбидного ОЯТ АМБ производят растворение в течение 5 ч при 85°С ОЯТ ВВЭР-1000, загруженного единовременно. Раствор Mn(+2) не добавляют. При этом получают смешанный раствор, содержащий 300 г/л U; 2,5 г/л Pu и 3,1 моль/л HNO3.

Затем полученный раствор направляют в Пурекс-процесс, причем осадок отсутствует, но имеет место некоторая неполнота экстракции - остаточное содержание Pu в рафинате составляет ~5 мг/л. Данный пример свидетельствует о неполном окислении многоосновных карбоновых кислот и оксикислот за счет имеющихся катализаторов в составе продуктов деления (ПД).

Пример 9

В полученном аналогично примеру 6 растворе карбидного ОЯТ АМБ производят растворение в течение 7 ч при 70°C ОЯТ ВВЭР-1000 в замедленном режиме. При этом получают смешанный раствор, содержащий 310 г/л U; 3,1 г/л Pu и 3,2 моль/л HNO3.

Далее полученный смешанный раствор направляют в Пурекс-процесс, где остаточное содержание Pu в рафинате составляет не более 1 мг/л, что соответствует нормам сброса. Данным примером подтверждается возможность окисления многоосновных карбоновых кислот и оксикислот и связывания их остаточных количеств с помощью циркония.

Пример 10

В полученном аналогично примеру 6 растворе карбидного ОЯТ АМБ производят растворение в течение 8 ч при 70°С ОЯТ РБМК-1000 в замедленном режиме. При этом получают смешанный раствор, содержащий 320 г/л U; 1,2 г/л Pu и 3,0 моль/л HNO3.

Далее полученный смешанный раствор направляют в Пурекс-процесс, где остаточное содержание Pu в рафинате составляет не более 1 мг/л, что соответствует нормам сброса. Данным примером подтверждается возможность окисления многоосновных карбоновых кислот и оксикислот и связывания их остаточных количеств с помощью циркония.

Пример 11

К раствору карбидного ОЯТ БР-10, полученному аналогично примеру 6, добавляют концентрированный раствор азотнокислой ртути с получением раствора, содержащего ~3-4 г/л Hg, после чего в полученном растворе производят растворение в замедленном режиме в течение 9 ч при 80°С ОЯТ исследовательского реактора ВВР-М на основе уран-алюминиевого сплава.

Далее полученный смешанный раствор направляют в Пурекс-процесс, где остаточное содержание Pu в рафинате составляет не более 1 мг/л, что соответствует нормам сброса. Данным примером подтверждается возможность окисления многоосновных карбоновых кислот и оксикислот и связывания их остаточных количеств с помощью циркония.

Пример 12

Проводят обратное растворение карбидного топлива, для чего в раствор ОЯТ ВВЭР-440, содержащий 250 г/л U; 2,7 г/л Pu; 1 г/л Zr; 0,6 г/л Мо; 1 г/л Тс и 3,4 моль/л HNO3, вводят водный раствор Mn(+2) при мольном отношении уран : марганец =120-250:1, а затем нагревают до температуры не выше 90°C. Далее в полученном нагретом растворе растворяют карбид урана при мольном отношении UC:Mn=20-80:1 и термостатируют при температуре 80°C в течение 7 часов. Полученный смешанный раствор содержал ~300 г/л U, 200 мг/л Mn; 2,7 моль/л HNO3 и другие элементы.

В растворе присутствует мелкодисперсный осадок, что свидетельствует об образовании соединений циркония и плутония с указанными выше лигандами или продуктами их частичного разложения. При передаче такого раствора на переработку в Пурекс-процесс после извлечения основной массы урана в безурановой зоне экстракционного каскада наблюдаются межфазные образования на границе раздела фаз.

Необходимо отметить, что при обратном порядке растворения указанных видов ОЯТ в присутствии катализатора скорость образования комплексов циркония с комплексообразующими лигандами выше, чем скорость их окисления. При наличии в растворе значительных количеств циркония образуются осадки циркония с комплексообразующими лигандами, которые далее не окисляются.

1. Способ подготовки карбидного ОЯТ к экстракционной переработке, включающий подавление действия содержащихся в азотнокислом растворе карбидного топлива комплексообразующих лигандов, окислением в присутствии катализатора, отличающийся тем, что окисление комплексообразующих лигандов осуществляют в присутствии катализатора, выбранного из группы: церий, железо, марганец, технеций, ртуть, нагреванием азотнокислого раствора карбидного топлива, или проводят окисление комплексообразующих лигандов в процессе растворения карбидного топлива в азотной кислоте с последующим растворением в окисленном растворе карбидного топлива оксидного или металлического ОЯТ, или проводят одновременно операции окисления комплексообразующих лигандов и растворения оксидного или металлического ОЯТ в растворе карбидного топлива.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в азотнокислом растворе карбидного топлива растворяют превосходящее количество оксидного или металлического ОЯТ.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве катализатора окисления комплексующих лигандов используют металлы, находящиеся в азотнокислом растворе или вводимые в него до или после растворения карбидного ОЯТ.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что раствор карбидного топлива содержит в качестве комплексообразующих лигандов щавелевую, меллитовую и другие многоосновные карбоновые кислоты и оксикислоты.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве оксидного ОЯТ используют ОЯТ ВВЭР, РБМК или PWR, BWR.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве металлического ОЯТ используют отработанные облученные стандартные урановые блоки или ОЯТ на основе уран-алюминиевого сплава.

7. Способ по п.2, отличающийся тем, что растворение проводят при температуре до 90°C и длительности обработки до 10 часов.

8. Способ подготовки карбидного ОЯТ к экстракционной переработке, включающий подавление действия содержащихся в азотнокислом растворе карбидного топлива комплексообразующих лигандов, окислением в присутствии катализатора, отличающийся тем, что окисление комплексообразующих лигандов осуществляют в присутствии катализатора, выбранного из группы: церий, железо, марганец, технеций, ртуть, нагреванием азотнокислого раствора карбидного топлива или проводят окисление комплексообразующих лигандов в процессе растворения карбидного топлива в азотной кислоте с последующим смешением с окисленным раствором карбидного топлива раствора оксидного или металлического ОЯТ или введением раствора нитрата циркония или раствора другого многовалентного металла-комплексообразователя.

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что с раствором карбидного топлива смешивают раствор с превосходящим количеством оксидного или металлического ОЯТ.

10. Способ по п.8, отличающийся тем, что в качестве катализатора окисления комплексообразующих лигандов используют металлы, находящиеся в азотнокислом растворе или вводимые в него до или после растворения карбидного ОЯТ.

11. Способ по п.8, отличающийся тем, что раствор карбидного топлива содержит в качестве комплексообразующих лигандов щавелевую, меллитовую и другие многоосновные карбоновые кислоты и оксикислоты.

12. Способ по п.8, отличающийся тем, что в качестве раствора оксидного ОЯТ используют раствор ОЯТ ВВЭР, РБМК или PWR, BWR.

13. Способ по п.8, отличающийся тем, что в качестве раствора металлического ОЯТ используют раствор отработанных облученных стандартных урановых блоков или ОЯТ на основе уран-алюминиевого сплава.



 

Похожие патенты:

Заявленное изобретение относится к средствам измерения глубины выгорания отработавших тепловыделяющих сборок реакторов на тепловых нейтронах. На дно бассейна выдержки под водой устанавливают диагностический контейнер.
Изобретение относится к области изоляции радиоактивных отходов, образующихся при переработке облученного топлива атомных электростанций (АЭС), а именно к области иммобилизации трансурановых элементов. Наиболее эффективно заявляемое изобретение может быть использовано в процессе переработки отработавшего топлива АЭС с целью длительной и надежной изоляции трансурановых элементов и одновременно с сохранением в будущем возможности их извлечения и использования, или для дальнейшей переработки с использованием процесса трансмутации. Сущность изобретения состоит в том, что оксиды трансурановых элементов смешивают с порошком металлического палладия в соотношении, мас.%: оксидов трансурановых элементов - 30-70, металлический палладий - 70-30, и полученную смесь подвергают прессованию. В результате получается композиция для долговременного хранения трансурановых элементов, которая включает оксиды трансурановых элементов в металлическом палладии, что обеспечивает высокую химическую устойчивость материала, безопасность хранения на неограниченный период времени и при этом сохраняется возможность извлечения ТПЭ после растворения предложенной композиции в азотной кислоте. Для получения предложенной композиции предлагается использовать техногенный, (“реакторный”) палладий, являющийся продуктом деления ядерного топлива.
Изобретение относится к материалам с нейтронопоглощающими свойствами для защиты от нейтронного излучения. Предложен термостойкий нейтронозащитный материал, состоящий из магнийфосфатного связующего (24-33 мас.%) и порошковой части (76-67 мас.%), при этом порошковая часть содержит гидрид титана ТiH2 (90,3-95,5 мас.%), оксид магния MgO (2,7-4,5 мас.%) и карбид бора В4С (1,8-5,2 мас.%).
Изобретение относится к радиохимической технологии и может быть использовано при производстве «реакторного» 99Мо как генератора 99mТc биомедицинского назначения, а также при анализе технологических растворов для предварительного выделения Мо или Мо и Zr при экстракционной переработке растворов технологии отработавшего ядерного топлива атомных электростанций (ОЯТ АЭС).

Изобретение относится к способу определения оптимальных параметров растворения оксидов переходных металлов в растворах, содержащих комплексообразующий агент, и может быть использовано в атомной энергетике.

Изобретение относится к области ядерной энергетики, в частности к оборудованию и методам обращения с радиоактивными отходами. Изобретение может использоваться при резке трубопроводов в труднодоступных зонах нефтехимической, газовой промышленности и общем машиностроении.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при разведке, проектировании и эксплуатации полигонов глубинного захоронения жидких промышленных отходов, а так же при использовании водоносных горизонтов, содержащих высокоминерализованные подземные воды, для других целей.

Изобретение относится к области разделения жидких сред выпариванием. .
Изобретение относится к технологии рециклирования ядерных энергетических материалов, а именно к способам очистки гексафторида урана от фторидов рутения, и может быть использовано для возврата урана, выделенного из отработавшего ядерного топлива, в топливный цикл легководных реакторов.

Изобретение относится к области подземного захоронения биологически опасных сточных вод различных предприятий, очистка и переработка которых затруднена, а сброс в открытые водоемы невозможен.

Изобретение относится к способам переработки уран-фторсодержащих растворов, полученных от растворения огарков фторирования в производстве гексафторида урана. Способ включает растворение огарков в растворе азотной кислоты, извлечение урана из фторсодержащего азотнокислого раствора путем восстановления его гидразином на платиновом катализаторе, при постоянной очистке поверхности катализатора от осадка тетрафторида урана, отделение катализатора от азотнокислого раствора и осадка тетрафторида урана, обеспечение эквимолярного отношения фторид-ионов к урану (IV) в полученном растворе и разделение осадка тетрафторида урана и азотнокислотного раствора, при этом азотнокислотный раствор повторно используют для растворения огарков фторирования, предварительно доукрепив по азотной кислоте. Изобретение обеспечивает высокую степень восстановления урана и уменьшение количества нитрат-фторсодержащих отходов. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к средствам переработки жидких органических радиоактивных отходов. В заявленном способе предусмотрено распыление отходов пневмофорсункой и сжигание их в циклонной печи. При этом разогрев циклонной печи осуществляют теплом от сгорания газообразного или жидкого топлива, жидкие органические радиоактивные отходы подают на сжигание непрерывно, перед подачей в пневмофорсунку для распыления отходы подогревают, пневмофорсунку охлаждают водой, сжигание отходов проводят в присутствии мелкодисперсных частиц катализатора, вторичный воздух подают тангенциально, охлаждение и очистку газов проводят вначале в пенном слое струйного скруббера, а затем в абсорбере-конденсаторе. Сгорание топлива для разогрева циклонной печи осуществляют в псевдоожиженном слое катализатора, подогрев жидких органических радиоактивных отходов проводят охлаждающей водой пневмофорсунки. Установка для сжигания жидких органических радиоактивных отходов содержит циклонную печь (1) с пневмофорсункой, струйный скруббер (2), абсорбер-конденсатор (3), водяные насосы (4/2 и 4/3), в качестве пускателя используют каталитический реактор (7) с псевдоожиженным слоем катализатора. Циклонная печь установлена на баке струйного скруббера, пневмофорсунка для подачи органических радиоактивных отходов расположена в верхней части циклонной печи. Техническим результатом является повышение эффективности и экологической безопасности сжигания радиоактивных отходов. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.
Заявленное изобретение относится к способу обезвреживания радиоактивных отходов в силикатном стекле. В заявленном способе раствор нитрата металлического элемента, являющийся компонентом радиоактивных отходов, перемешивают в этаноле с тетраэтоксисиланом, разбавленным этанолом, затем добавляют органическую кислоту, предпочтительно аскорбиновую кислоту. После этого смесь перемешивают при комнатной температуре в течение 2-5 ч, предпочтительно в течение 4 ч, в процессе чего протекает начальная стадия гидролиза. Полученный силикатно-гидрокси-нитратно-аскорбиновый золь с содержащимся в нем металлическим элементом, который является компонентом радиоактивных отходов, подвергают второму этапу гидролиза и полимеризации при температуре 70°C. Затем золь подвергают выпариванию до сухого остатка при давлении 0,1 МПа. Термообработку полученного геля производят в течение 4 ч при температуре 1200°C со скоростью нагрева 2°C/мин. Техническим результатом является возможность получения силикатного стекла с прочно внедренным в его структуру металлическим элементом, а также сокращение и упрощение технологического цикла. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 4 пр.

Изобретение относится к способам обработки облученного реакторного графита. Заявленный способ включает стадии термической деструкции и окисления. На подготовительном этапе графит помещают в термическую камеру, затем через термическую камеру продувают газообразную инертную среду, нагретую до максимальной температуры от 700°C до 1100°C, с выведением газовых радиоактивных продуктов деструкции в инертную среду. Далее газообразную инертную среду подвергают обработке для выделения и последующей утилизации радиоактивных соединений трития и хлора-36. Далее следует этап окисления, в котором через термическую камеру продувают газообразную кислородсодержащую среду с выведением газовых радиоактивных продуктов реакции окисления в кислородсодержащую среду, причем значение температуры среды поддерживают выше 500°C, но ниже максимальной температуры газообразной инертной среды на этапе термической деструкции. Затем полученную кислородсодержащую среду с радиоактивными продуктами реакции выводят из термической камеры и подвергают обработке для выделения и последующей утилизации радиоактивных соединений углерода-14. На заключительном этапе графит извлекают из термической камеры. Техническим результатом является возможность повышения эффективности очистки облученного реакторного графита от радионуклидов за счет его глубокой объемной и селективной дезактивации, а также увеличение безопасность дезактивации. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к средствам захоронения и утилизации жидких радиоактивных отходов и может быть использовано на предприятиях, хранящих радиоактивные отходы (РАО) низкой и средней активности в хранилищах различного типа, а также в зонах радиационных загрязнений с потенциальным выходом компонентов РАО в окружающую среду. В заявленном способе предусмотрен подбор эффективных высоко радиорезистентных штаммов микроорганизмов, способных окислять органические компоненты РАО (ацетат, оксалат и др.) и восстанавливать нитрат-анионы и трансвалентные радионуклиды, ограничивая их распространение в геологической среде, а также подбор концентраций водных растворов углеводов для стимулирования микробиологических процессов в подземных условиях. Техническим результатом является уменьшение распространения компонентов радиоактивных отходов из зон захоронения и радиоактивного загрязнения. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к способу переработки радиоактивных отходов, в частности пористо-волокнистых теплоизоляционных материалов (ТИМ), образующихся в процессе эксплуатации объектов атомной энергетики и промышленности. В заявленном способе осуществляют холодное прессование отходов в брикеты, затем проводят процесс высокотемпературной обработки в электрической печи камерного типа для нагрева спрессованных отходов до температуры 1050-1150°C с последующей их выдержкой еще не менее 1 часа при этой же температуре. Далее образовавшийся стеклоподобный материал охлаждают при температуре окружающей среды. Техническим результатом является снижение уноса в газовую фазу цезия-137 с 9-20% до 1-2%; упрощение технологии переработки ТИМ за счет исключения технологических операций по сушке, измельчению, добавлению реагентов и тщательному перемешиванию смеси перед термической обработкой; возможность использования простого, доступного, с меньшей металлоемкостью и стоимостью технологического оборудования, не требующего при обслуживании высокой квалификации персонала; снижение затрат электроэнергии на обработку ТИМ не менее чем в 4 раза; исключение образования дополнительных вторичных твердых радиоактивных отходов. 1 табл.
Изобретение относится к способам удаления радиоактивных отложений с поверхностей капсул с источником ионизирующего излучения. Способ включает в себя последовательную обработку капсулы раствором кислоты и промывку капсулы водным раствором, которые нагревают до режима пузырькового кипения. Капсулу, помещенную в первую емкость, в течение 10-20 минут промывают в режиме кипения в дистиллированной воде, затем промытую капсулу, помещенную во вторую емкость, дезактивируют в течение 10-20 минут в режиме кипения в 7-10% растворе азотной кислоты, далее охлаждают вторую емкость совместно с капсулой в течение 10-20 минут. Затем после охлаждения из второй емкости отбирают пробу раствора азотной кислоты в количестве 50 мл и проводят измерение ее радиоактивности, причем если радиоактивность пробы не превышает 0,2 кБк, то капсулу считают очищенной, в противном случае операции промывки и дезактивации с чистыми растворами дистиллированной воды и 7-10% растворами азотной кислоты в режиме кипения повторяют до получения проб с радиоактивностью, не превышающей 0,2 кБк. Техническим результатом является упрощение технологии и снижение себестоимости дезактивации капсулы с источником ионизирующего излучения. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к средствам переработки нитратсодержащих жидких радиоактивных отходов (ЖРО) и может быть использовано на атомных электростанциях и специализированных предприятиях, кондиционирующих радиоактивные отходы низкой и средней активности. В заявленном способе нитратсодержащие ЖРО перед отверждением в неорганический или полимерный матричный материал подвергают биодеструкции за счет ферментативных процессов специально подобранными консорциумами микроорганизмов при добавлении фосфорной кислоты и сахарозы, при этом микроорганизмы восстанавливают нитрат-ионы до молекулярного азота, нерадиоактивная газовая фаза (азот, углекислый газ) выводится в атмосферу. Радионуклиды сорбируются образующимся после биодеградации шлаком биомассы, состоящим из самих микроорганизмов и продуктов их метаболизма; фосфорная кислота способствует микробиологическим процессам денитрификации и дополнительно приводит к образованию осадка фосфата стронция, что способствует увеличению прочности цементной матрицы. Техническим результатом является сокращение объемов нитратсодержащих ЖРО перед включением их в неорганическую (цементную, керамическую) или полимерную матрицу, сокращение объемов конечного продукта, подлежащего длительному хранению (захоронению), предотвращение биодеструкции нитратсодержащих ЖРО в составе цементного компаунда при длительном хранении. 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 2 ил.

Изобретение относится к хранению отработанного ядерного топлива (ОЯТ). Хранилище содержит бассейн 1 с водой, в боковых стенках которого выполнены возвратные охлаждающие трубы 2. На дне бассейна 1 уложены полые диски 3 с перфорацией микроотверстиями в верхней поверхности дисков и конусным посадочным местом в центре дисков 3, к которым подведен трубопровод 4 с сжатым воздухом. Над полыми дисками 3 расположены скрепленные между собой цилиндрические пеналы 5 с отверстиями 6 для пропуска воды в нижней части пеналов 5, в цилиндрические пеналы 5 размещают тепловыделяющие сборки 7. Вода в бассейне 1 полностью накрывает тепловыделяющие сборки 7 и верхние отверстия возвратных охлаждающих труб 2. Загрузочный механизм по координатам центров цилиндрических пеналов 5 осуществляет позиционирование захвата и производит загрузку тепловыделяющей сборки 7 в выбранный цилиндрический пенал 5. Стенки цилиндрических пеналов 5 скреплены между собой и образуют пространственную сотовую структуру. Технический результат - повышение эффективности использования объема бассейна за счет увеличения плотности хранения ОЯТ, а также снижение количества воды в бассейне, приходящегося на единицу веса хранящегося ОЯТ. 2 ил.

Изобретение относится к области ядерной энергетики, а именно к переработке жидких радиоактивных отходов, в частности кубовых остатков выпарных установок переработки трапных вод атомных электростанций. Способ удаления радиоактивного изотопа 60Co включает окисление кубового остатка в режиме циркуляции через трубчатый реактор под воздействием жесткого ультрафиолетового излучения ксеноновой лампы, вводимой перекиси водорода и непрерывным инжектированным воздухом в реактор, который предварительно направляют во внутренний электрод лампы, а полученную после этого озоно-воздушную смесь направляют в окисляемый раствор, и выделение активированных продуктов коррозии фильтрацией. Изобретение обеспечивает эффективное удаление радиоактивного изотопа 60Со из кубовых остатков атомных электростанций и экономию количества реагентов для соосадительной доочистки. 2 н.п. ф-лы, 1 ил., 1 пр.

Заявленное изобретение относится к способу подготовки карбидного ОЯТ к экстракционной переработке. Заявленный способ включает подавление действия содержащихся в азотнокислом растворе карбидного топлива комплексообразующих лигандов путем их окисления азотной кислотой в присутствии катализатора, в качестве которого используют поливалентный металл, находящийся в азотнокислом растворе или вводимый в него до или после растворения карбидного ОЯТ, выбранного из ряда: церий, железо, марганец, технеций, ртуть. Далее нагреванием азотнокислого раствора карбидного топлива или проводят такое окисление непосредственно в процессе растворения карбидного топлива в азотной кислоте в присутствии катализатора с последующим растворением в окисленном растворе карбидного топлива оксидного или металлического ОЯТ, или проводят одновременно операции окисления комплексообразующих лигандов и растворения оксидного или металлического ОЯТ в растворе карбидного топлива. В альтернативном решении предлагается проводить аналогичную подготовку карбидного ОЯТ к экстракционной переработке с последующим смешением окисленного раствора карбидного топлива с растворами оксидного или металлического ОЯТ или с прямым введением необходимого количества раствора нитрата циркония или раствора другого многовалентного металла-комплексообразователя. Техническим результатом является устранение необходимости использования сильного окислителя. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 12 пр.

Наверх