Способ получения раствора азотнокислой соли четырехвалентного плутония

Авторы патента:

Ефремов Игорь Геннадьевич (RU)

Алексеенко Владимир Николаевич (RU)

Обедин Андрей Викторович (RU)

Григорьева Елена Олеговна (RU)

G21F9/00 - Обработка материалов с радиоактивным заражением; устройства для устранения радиоактивного заражения таких материалов

C25B1/00 - Электролитические способы; электрофорез; устройства для них (электродиализ, электроосмос, разделение жидкостей с помощью электричества B01D; обработка металла воздействием электрического тока высокой плотности B23H; обработка воды, промышленных и бытовых сточных вод или отстоя сточных вод электрохимическими способами C02F 1/46; поверхностная обработка металлического материала или покрытия, включающая по крайней мере один способ, охватываемый классом C23 и по крайней мере другой способ, охватываемый этим классом, C23C 28/00, C23F 17/00; анодная или катодная защита C23F; электролитические способы получения монокристаллов C30B; металлизация текстильных изделий D06M 11/83; декоративная обработка текстильных изделий местной

C01G56/00 - Соединения трансурановых элементов

Владельцы патента RU 2724971:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Горно-химический комбинат" (ФГУП "ГХК") (RU)

Изобретение относится к гидрометаллургическим методам переработки облученного ядерного топлива (ОЯТ), в частности изобретение может быть использовано для стабилизации плутония(IV) в азотнокислых растворах при разделении актинидных элементов экстракционными способами. Cпособ получения раствора азотнокислой соли четырехвалентного плутония состоит в электрохимическом восстановлении на катоде раствора азотнокислой соли шестивалентного плутония в электролизере с разделенными анодным и катодным пространствами при температуре 25÷35°С и катодной плотности тока 3÷6 А/дм². Изобретение позволяет достигать степени восстановления плутония (VI) до плутония (IV) 99,8%.

Известен способ восстановления Pu(VI) до Pu(IV) в присутствии восстановителей. Для его реализации требуется присутствие в растворе восстановителей, например, ионов урана(IV) или железа(II), концентрации которых должны быть достаточно велики (U/Pu 10÷2000, Fe/Pu=1÷4), что влечет за собой увеличение содержания солей в жидких растворах, усложняющих дальнейшую технологическую переработку (Бенедикт М., Пикфорд Т. Химическая технология ядерных материалов: Пер. с англ. М: Атомиздат, 1960, с 329-330).

Известен способ получения раствора азотнокислой соли (патент RU 2031979 C25B 1/00, опубл. 27.03.1995), основанный на катодном восстановлении Pu(VI) до Pu(IV) в горячих (80÷90°С) азотнокислых растворах ( C_Pu(VI)=5÷100 г/л) с разделенными анодным и катодным пространствами при плотности катодного тока 0,75÷2 А/дм².

Недостатками данного метода являются:

- процесс восстановления проводят при высоких температурах (80÷90°С);

- увеличение скорости коррозии конструкционных материалов, которая влечет за собой уменьшение срока службы аппаратов;

- пассивация анода, которая приводит к снижению скорости восстановления плутония;

- большой расход тепла, что приводит к образованию и уносу радиоактивных газообразных продуктов.

Технической проблемой изобретения является необходимость упрощения процесса и снижение расхода тепла на нагревание растворов для уменьшения выделения радиоактивных газов и аэрозолей.

Техническая проблема решается тем, что в способе получения раствора азотнокислой соли четырехвалентного плутония, включающем электрохимическое восстановление на катоде растворов азотнокислых солей шестивалентного плутония в электролизере с разделенными анодным и катодным пространствами, процесс проводят при температуре 25÷35°С и катодной плотности тока 3÷6 А/дм².

При этом 99,0÷99,8% плутония(VI) восстанавливается до плутония(IV).

Примеры осуществления способа

Способ проверен в лабораторных условиях, с использованием электрохимической ячейки с разделенными анодным и катодным пространствами.

Контроль концентрации Pu(VI) и Pu(IV) проводили экстракционно-хроматографическим и спектрофотометрическим методами.

Пример 1. Раствор, содержащий 6 моль/л HNO₃ и 20 г/л Pu(VI), объемом 50 см³ вносят в электрохимическую ячейку, анодное и катодное пространство которой разделено керамической кислотостойкой мембраной с размером пор 0,06÷0,01 мм. Проводят электролиз при плотности катодного тока 3 А/дм², температуре электролита 25÷30°С в течение 4 ч. При этом 99,0% плутония(VI) восстанавливается до плутония(IV).

Пример 2. Раствор, содержащий 4 моль/л HNO₃ и 20 г/л Pu(VI), объемом 50 см³ вносят в электрохимическую ячейку, анодное и катодное пространство которой разделено керамической кислотостойкой мембраной с размером пор 0,06-0,01 мм, проводят электролиз при плотности катодного тока 6А/дм, температуре электролита 30÷35°С в течение 3 ч. При этом 99,8% Pu(VI) восстанавливается до Pu(IV).

При повышении плотности катодного тока более 6 А/дм² не наблюдается увеличения степени восстановления Pu(VI) до Pu(IV). Повышение температуры с 35°С до 70°С приводит к существенному увеличению продолжительности процесса восстановления плутония

При реализации заявленного изобретения достигается технический результат, заключающийся в восстановлении 99,0-99,8% плутония(VI) до плутония(IV).

Способ получения раствора азотнокислой соли четырехвалентного плутония, включающий электрохимическое восстановление на катоде раствора азотнокислой соли шестивалентного плутония в электролизере с разделенными анодным и катодным пространствами, отличающийся тем, что процесс проводят при температуре 25÷35°С и катодной плотности тока 3÷6 А/дм².

Группа изобретений относится к способам переработки заключенных в матрице радиоактивных отходов. Способ переработки заключенных в матрице радиоактивных отходов при помощи пиролиза включает в себя введение находящихся в приемнике радиоактивных отходов в реакционную камеру, в которой установлена или устанавливается содержащая водяной пар атмосфера температуры T≥200°C, выполнение пиролиза, отведение газов из реакционной камеры, извлечение приемников из реакционной камеры.

Композиционный материал для сорбционной очистки воздуха от летучих форм радиоактивного иода // 2717818

Изобретение относится к атомной энергетике и предназначено для очистки воздуха от газообразных соединений радиоактивного иода, в первую очередь его органических форм при очистке и контроле газообразных радиоактивных отходов.

Устройство деаэратора // 2716279

Группа изобретений относится к устройствам дезактивации. Устройство деаэратора для очистки теплоносителя первого контура включает: колонну, приспособленную для приема жидкофазного загрязненного теплоносителя первого контура.

Способ очистки азотнокислых растворов от америция // 2713010

Изобретение относится к радиохимической технологии и может быть использовано для очистки от америция рафината экстракционного передела производства смешанного уран-плутониевого топлива.

Контейнер оборотный герметичный для транспортировки упаковки с радиоактивными отходами (рао) и способ формирования и обращения упаковки в этом контейнере // 2704311

Группа изобретений относится к ядерной технике. Контейнер оборотный герметичный для транспортировки упаковки с радиоактивными отходами (РАО) содержит корпус, крышку, установленную с образованием зазора для укладки и зажима радиационно-стойкого резинового уплотнения, и противоположно расположенные на равном расстоянии клиновые замки, цилиндрические опоры которых расположены на корпусе, а угловые на крышке и соединены клиньями цилиндрической формы с переходом на угловую поверхность.

Аппарат для дегазации системы охлаждения ядерного реактора // 2704220

Изобретение относится к подсистеме ядерной реакторной станции для удаления радиоактивных газов и газообразного водорода из охладителя реактора. Подсистема включает контактор, содержащий мембрану, которая разделяет внутреннюю часть контактора на впускную камеру и выпускную камеру, причем мембрана имеет поры, сквозь которые проходят радиоактивные газы и газообразный водород из впускной камеры в выпускную камеру, но не проходит охладитель реактора, вакуумный генератор, соединенный с выпускной камерой для создания в ней вакуума, устройство подачи гелиевого продувочного газа в выпускную камеру, выпускной канал для жидкости, соединенный с выпускным соплом на выпускной камере для подачи дегазованной части охладителя реактора в необходимое положение, и выпускной канал для газа, соединенный с выпускным соплом выпускной камеры для подачи радиоактивных газов и газообразного водорода в систему отработанных газов ядерной реакторной станции.

Способ переработки мало- и среднеминерализованных низкоактивных жидких радиоактивных отходов // 2696016

Группа изобретений относится к области переработки жидких радиоактивных отходов (ЖРО) мембранно-сорбционными методами. Способ переработки мало- и среднеминерализованных низкоактивных жидких радиоактивных отходов включающий предварительную очистку путем подачи с помощью первого насоса низкого давления жидких радиоактивных отходов.

Способ восстановления барьеров безопасности в пункте размещения радиоактивных отходов // 2694816

Изобретение относится к технологии улучшения или упрочнения грунта с помощью термических, электрических или электрохимических средств. Способ восстановления барьеров безопасности в пункте размещения радиоактивных отходов включает погружение электродов в область образования трещин и полостей в барьерном материале, создание электрического поля между электродами, подачу жидкости-носителя в область, примыкающую к электроду, перемещение жидкости-носителя от одного электрода к другому.

Способ извлечения жидких высокоактивных отходов из емкостей-хранилищ // 2686836

Изобретение относится к области обращения с радиоактивными растворами и суспензиями. Способ извлечения жидких высокоактивных отходов из емкостей-хранилищ, заключающийся в установке через верхнее перекрытие на необходимую глубину разгрузочного устройства.

Способ обеззараживания радиоактивных отходов органического происхождения // 2686056

Изобретение относится к области термической переработки углеродсодержащих материалов. Способ обеззараживания радиоактивных отходов органического происхождения заключается в низкотемпературном пиролизе радиоактивных отходов органического происхождения методом термической деструкции, в диапазоне температур, в химически активной среде, в которую помещают радиоактивные отходы органического происхождения.

Способ электрохимического окисления спиртов в нитрилы // 2724898

Изобретение относится к способу электрохимического окисления спиртов в нитрилы, включающему предварительное приготовление реакционной смеси, состоящей из окисляемого спирта, водного раствора гидрокарбоната натрия, органического растворителя, в качестве которого используется хлористый метилен, йодида калия, нитроксильного радикала ряда 2,2,6,6-тетраметилпиперидина, пиридина, а также добавки фторида аммония в качестве источника азота, проведение электролиза при температуре 25-30ºС, который заканчивают после пропускания 5 F электричества.