[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

RU2132578C1 - Method of processing irradiated nuclear fuel on nuclear power plants - Google Patents

Method of processing irradiated nuclear fuel on nuclear power plants Download PDF

Info

Publication number
RU2132578C1
RU2132578C1 RU97110319A RU97110319A RU2132578C1 RU 2132578 C1 RU2132578 C1 RU 2132578C1 RU 97110319 A RU97110319 A RU 97110319A RU 97110319 A RU97110319 A RU 97110319A RU 2132578 C1 RU2132578 C1 RU 2132578C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
extraction
extract
washing
mol
section
Prior art date
Application number
RU97110319A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU97110319A (en
Inventor
Б.Я.(RU) Зильберман
Б.Я. Зильберман
Ю.С.(RU) Федоров
Ю.С. Федоров
Е.Н.(RU) Мишин
Е.Н. Мишин
Л.В.(RU) Сытник
Л.В. Сытник
Эндрю Воллворк (GB)
Эндрю Воллворк
Йен Деннисс (GB)
Йен Деннисс
Робин Тейлор (GB)
Робин Тейлор
Original Assignee
Научно-производственное объединение "Радиевый институт им.В.Г.Хлопина"
Бритиш Нюклеар Фюелс, плк (БНФЛ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Научно-производственное объединение "Радиевый институт им.В.Г.Хлопина", Бритиш Нюклеар Фюелс, плк (БНФЛ) filed Critical Научно-производственное объединение "Радиевый институт им.В.Г.Хлопина"
Priority to RU97110319A priority Critical patent/RU2132578C1/en
Publication of RU97110319A publication Critical patent/RU97110319A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2132578C1 publication Critical patent/RU2132578C1/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies

Landscapes

  • Extraction Or Liquid Replacement (AREA)

Abstract

FIELD: nuclear power engineering. SUBSTANCE: method consists in extraction processing of irradiated nuclear fuel using diluted tributyl phosphate and includes following steps: extracting Zr together with U, Pu, Np, and Tc; washing extract under conditions favoring retention of Zr in extract; completely reextracting Np, Tc, and Zr into nitric acid containing hydrazine nitrate and hydrogen peroxide; separating Pu with mediation of U(IV); and barrier washing of extract to remove simultaneously Pu and Np by the aid of lower hydroxamic acids as nonionic complexing agent. Solution from the latter operation is returned into combined Np, Tc, and Zr reextraction stage. EFFECT: enabled purification of uranium product in one cycle. 5 cl, 2 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области переработки ОЯТ АЭС после растворения в азотной кислоте и является сложным экстракционным процессом с использованием три-н-бутилфосфата (ТБФ) в качестве экстрагента, имеющим целью извлечение, очистку и разделение U и Pu для их повторного использования. Однако некоторые другие актиниды и продукты деления, такие как Np, Zr и Тс, в некоторой степени экстрагируются в ТБФ или соэкстрагируются с U и Pu. Поэтому первый экстракционный цикл включает в себя целый ряд стадий (операций), проводимых в отдельных экстракционных секциях и препятствующих загрязнению U и Pu этими элементами или же их нежелательному влиянию на процесс разделения U и Pu. The invention relates to the field of spent nuclear fuel reprocessing after dissolution in nitric acid and is a complex extraction process using tri-n-butyl phosphate (TBP) as an extractant, with the aim of extracting, purifying and separating U and Pu for reuse. However, some other actinides and fission products, such as Np, Zr and Tc, are extracted to some extent in TBP or coextracted with U and Pu. Therefore, the first extraction cycle includes a number of stages (operations) carried out in separate extraction sections and preventing pollution of U and Pu by these elements or their undesirable effect on the separation of U and Pu.

Известен способ [1], предусматривающий после проведения операции экстракции урана и плутония, протекающей с захватом циркония и технеция, отделение сначала циркония на специальной промывной операции при концентрации азотной кислоты 1-4 моль/л с выведением его в высокоактивный рафинат, а затем отделение технеция в ходе двухзональной операции, где в крайнюю ступень подается раствор 0,5-3 моль/л азотной кислоты, а между вводом этого раствора и вводом экстракта урана, плутония и технеция подается раствор более крепкой азотной кислоты, причем U и Pu, перешедшие в водный раствор, дополнительно отмываются потоком экстрагента и возвращаются на операцию экстракции. Позже на заводе UP-3 (Франция) была уточнена [2] концентрация азотной кислоты при реэкстракции Zr (2 моль/л) и в реэкстракте Тс (4-5 моль/л); при этом поток реэкстракта Те относительно экстракта равен 0,2-0,25 (см. пример в [1]). The known method [1], which provides, after the operation of extraction of uranium and plutonium proceeding with the capture of zirconium and technetium, first separation of zirconium in a special washing operation at a nitric acid concentration of 1-4 mol / l with its removal in highly active raffinate, and then separation of technetium during a two-zone operation, where a solution of 0.5-3 mol / L nitric acid is supplied to the extreme stage, and a solution of stronger nitric acid is supplied between the introduction of this solution and the input of the uranium, plutonium and technetium extract, with U and P u, transferred to an aqueous solution, additionally washed with a stream of extractant and returned to the extraction operation. Later, the UP-3 plant (France) specified [2] the concentration of nitric acid during Zr reextraction (2 mol / L) and in Tc reextract (4-5 mol / L); the flow of Te re-extract relative to the extract is 0.2-0.25 (see the example in [1]).

Обработанный экстракт U и Pu поступает на их разделение с восстановлением плутония ураном (IV). Для повышения эффективности операция может проводиться в две стадии, как это было предложено в схеме завода "THORP" [3], причем вторая стадия проводится при более длительном контакте фаз и носит название плутониевого барьера. The processed extract of U and Pu enters into their separation with the reduction of plutonium by uranium (IV). To increase efficiency, the operation can be carried out in two stages, as was suggested in the scheme of the THORP plant [3], the second stage being carried out with a longer phase contact and is called the plutonium barrier.

В дальнейшем оба эти приема были включены в единый процесс [4], принятый для реализации при модернизации завода UP-2 (Франция) и Роккашо-мура (Япония). Такая технологическая схема (см. фиг. 1) принимается нами за прототип. Она последовательно включает в себя операции экстракции U, Pu, Np и Тс разбавленным ТБФ, промывки экстракта от продуктов деления, включая Zr, двухзональной реэкстракции Тс 4-5 моль/л азотной кислотой при соотношении потоков водной и органической фаз О/В= 5, разделения U и Pu с переносом Np совместно с U при использовании U(IV) в качестве восстановителя, барьерной промывки от Pu, реэкстракции U и регенерации экстрагента; обе операции по промежуточной реэкстракции сопровождаются дополнительной экстракцией U и других посторонних экстрагируемых элементов. Однако в этом процессе Zr смывается в рафинат 1 цикла в весьма узком интервале кислотности промывного раствора, реэкстракция Тс осуществляется лишь на 80%, в то время как Np "размазывается" между всеми потоками 1 цикла, а разделение U и основной части Np достигается только в цикле очистки урана. Недостатками процесса являются также возврат экстракта от дополнительной экстракции U и Pu из реэкстракта технеция в безурановую зону головного экстрактора, что затрудняет управление процессом по насыщению экстракта ураном. Дополнительную проблему представляет собой очистка реэкстракта Pu от Np, требующая регулирования кислотности этого реэкстракта. Subsequently, both of these techniques were included in a single process [4], adopted for implementation during the modernization of the UP-2 plant (France) and Rokkasho-mura (Japan). Such a technological scheme (see Fig. 1) is taken by us as a prototype. It consistently includes the operations of extraction of U, Pu, Np and Tc with diluted TBP, washing the extract from fission products, including Zr, two-zone Tc reextraction with 4-5 mol / L nitric acid at a ratio of aqueous / organic phase flows O / B = 5, separating U and Pu with Np transfer together with U when using U (IV) as a reducing agent, barrier washing from Pu, U-stripping and extractant regeneration; both operations on intermediate re-extraction are accompanied by additional extraction of U and other extraneous extractive elements. However, in this process, Zr is washed off in the raffinate of the 1st cycle in a very narrow range of the acidity of the washing solution, Tc is back-extracted only by 80%, while Np is "smeared" between all flows of the 1st cycle, and separation of U and the main part of Np is achieved only in uranium purification cycle. The disadvantages of the process are the return of the extract from the additional extraction of U and Pu from the technetium reextract to the uranium-free zone of the head extractor, which makes it difficult to control the process of saturation of the extract with uranium. An additional problem is the purification of Pu reextract from Np, which requires regulation of the acidity of this reextract.

Известен также способ, где предлагается совместная реэкстракция Np и Тс путем использования органо-растворимого восстановителя [5], но такая обработка оказалась малоэффективной. В другом процессе [6] предусматривается полное извлечение Zr совместно с U, Pu, Np, Тс и последующее выведение Zr в отдельный слабокислый поток, причем он дополнен способом [7], в котором в ходе разделения U и Pu с Np с использованием бессолевого комплексообразователя технеций удерживается в экстракте, после чего следует реэкстракция Тс с использованием того же комплексообразователя в смеси с гидразином. В качестве такого комплексообразователя предложена ацетогидроксамовая кислота. Недостатками такого процесса в целом являются отсутствие промывки экстракта, которая заменена прямой реэкстракцией Zr, что приводит к захвату высокоактивной эмульсии и загрязнению технологических отходов среднего уровня активности, а также трудности при очистке реэкстракта Pu от Np, равно как и реэкстракта Тс с Np от следов Pu в присутствии комплексообразователя, который слабо подвержен воздействиям в ходе процесса [7]. There is also a method where a joint reextraction of Np and Tc is proposed by using an organo-soluble reducing agent [5], but this treatment has proved to be ineffective. Another process [6] provides for the complete extraction of Zr together with U, Pu, Np, Tc and subsequent removal of Zr into a separate weakly acidic stream, and it is supplemented by the method [7], in which during the separation of U and Pu with Np using a salt-free complexing agent technetium is retained in the extract, followed by Tc reextraction using the same complexing agent in a mixture with hydrazine. Acetohydroxamic acid is proposed as such a complexing agent. The disadvantages of this process as a whole are the lack of washing of the extract, which is replaced by direct Zr stripping, which leads to the capture of a highly active emulsion and contamination of medium-level technological waste, as well as difficulties in cleaning Pu reextract from Np, as well as the Tc reextract with Np from traces of Pu in the presence of a complexing agent, which is slightly susceptible to influences during the process [7].

Задачей изобретения является создание технологического процесса переработки ОЯТ АЭС, свободного от этих недостатков в сравнении с прототипом [1] . Поставленная задача решается путем последовательного проведения следующих операций (см. фиг.2):
- экстракция Zr совместно с U, Pu, Np и Тс из объединенного потока исходного и промывного растворов в 30% ТБФ в разбавителе;
- промывка экстракта 2,5-6 моль/л HNO3 при отношении потоков органической и водной фазы (O/В) более 10;
- двухзональная полная реэкстракция Zr, Тс и Np в 3,8- 4,7 моль/л HNO3, содержащую перекись водорода и гидразин-нитрат, при О/В = 0,8 - 2,0 в первой зоне и в 0,7-1,5 моль/л HNO3 при О/В = 4-10 во второй зоне, причем объединенный реэкстрагирующий поток создается введением более концентрированной азотной кислоты с перекисью водорода и гидразином в слабокислый реэкстрагирующий раствор;
- дополнительная экстракция U и Pu из объединенного совместного реэкстракта Zr, Тс и Np при О/В= 0,2-0,3, неблагоприятном для реэкстракции Np (IV), причем этот экстракт объединяется с основным;
- разделение Pu и U в отсутствие Тс с помощью U (IV), причем последний полностью экстрагируется совместно с U (VI) при полном извлечении остаточных количеств Np (IV) благодаря подкислению зоны дополнительной экстракции с сохранением восстановительной среды;
- барьерная промывка экстракта урана от остаточных количеств Np и Pu с использованием бессолевого комплексообразователя, такого как одна из низших гидроксамовых кислот (формо- или ацетогидроксамовая), причем раствор от промывки рециклируется в сильнокислую зону реэкстракции Zr, Тс и Np для разрушения комплексообразователя и его соединений с Pu и Np;
- реэкстракции U с последующей регенерацией экстрагента.
The objective of the invention is the creation of a technological process for reprocessing spent nuclear fuel of nuclear power plants, free of these disadvantages in comparison with the prototype [1]. The problem is solved by sequentially carrying out the following operations (see figure 2):
- extraction of Zr together with U, Pu, Np and Tc from the combined stream of the initial and washing solutions in 30% TBP in a diluent;
- washing the extract with 2.5-6 mol / L HNO 3 when the ratio of the flows of the organic and aqueous phases (O / B) is more than 10;
- two-zone complete reextraction of Zr, Tc and Np in 3.8 - 4.7 mol / L HNO 3 containing hydrogen peroxide and hydrazine nitrate, with O / V = 0.8 - 2.0 in the first zone and at 0, 7-1.5 mol / L HNO 3 at O / B = 4-10 in the second zone, the combined stripping stream being created by introducing more concentrated nitric acid with hydrogen peroxide and hydrazine into a weakly acid stripping solution;
- additional extraction of U and Pu from the combined joint reextract of Zr, Tc and Np at O / B = 0.2-0.3, which is unfavorable for the reextraction of Np (IV), moreover, this extract is combined with the main one;
- separation of Pu and U in the absence of Tc using U (IV), the latter being completely extracted together with U (VI) with the complete extraction of residual Np (IV) due to the acidification of the additional extraction zone while maintaining the reducing medium;
- barrier washing of the uranium extract from residual amounts of Np and Pu using a salt-free complexing agent, such as one of the lower hydroxamic acids (formo- or acetohydroxamic), moreover, the washing solution is recycled to the strongly acidic stripping zone of Zr, Tc and Np to destroy the complexing agent and its compounds with Pu and Np;
- U stripping followed by regeneration of the extractant.

Процесс предназначен для переработки ОЯТ АЭС со стандартным выгоранием 40 ГВт•сут/т и выдержкой 3 года; однако это не означает невозможности использования данного способа в других сходных случаях. The process is intended for the reprocessing of spent nuclear fuel at a nuclear power plant with a standard burn-up of 40 GW • day / t and an aging of 3 years; however, this does not mean the impossibility of using this method in other similar cases.

Экстракция U, Pu, Np, Zr и Тс разбавленным ТБФ лимитируется распределением Zr, для чего необходимо соотношение О/В ≥ 3.0 [3], где водный поток формируется совместно исходным и промывным растворами; при этом кислотность рафината превышает 3 моль/л. Поэтому промывка экстракта проводится при минимально возможном накоплении Zr в зоне экстракции объединенной экстракционнной секции, что практически достигается ограничением концентрации азотной кислоты в промывном растворе в интервале 2,5-6 моль/л при соотношении О/В > 10 (верхний предел О/В лимитируется возможностями экстракционного оборудования). При более высокой концентрации кислоты падают коэффициенты распределения большинства элементов, в особенности Tc, тогда как при более низкой кислотности имеет место частичный гидролиз Zr. The extraction of U, Pu, Np, Zr, and Tc with diluted TBP is limited by the Zr distribution, for which an O / B ratio of ≥ 3.0 is necessary [3], where the water flow is formed together with the initial and wash solutions; while the acidity of the raffinate exceeds 3 mol / L. Therefore, the washing of the extract is carried out with the minimum possible accumulation of Zr in the extraction zone of the combined extraction section, which is practically achieved by limiting the concentration of nitric acid in the washing solution in the range of 2.5-6 mol / L at an O / B ratio> 10 (the upper O / B limit is limited extraction equipment capabilities). At a higher acid concentration, the distribution coefficients of most elements, in particular Tc, decrease, while at a lower acidity, partial hydrolysis of Zr takes place.

Совместная реэкстракция Zr, Tc и Np проводится, как указывалось выше, в двухзональном процессе, причем в первой зоне реэкстрагируется весь технеций, основная часть циркония и нептуний в пятивалентном состоянии. Добавление перекиси водорода с 5-8 моль/л азотной кислотой позволяет избежать осаждения пероксида урана. Режим процесса во второй зоне диктуются реэстракцией всего Zr и Np (IV) при условии экстракции Pu (IV). В конечном счете, совместная эффективность всех трех операций, включая дополнительную экстракцию, определяется разделением Pu (IV) и Np (IV) при минимальной кислотности, обеспечивающей реэкстракцию Tc. Это приводит к некоторому удержанию Np экстрактом, содержащим U и Pu, что вызывает необходимость проведения разделения Pu (III) и U с Np (IV) при использовании U (IV), стабилизированного гидразином. Однако последнее существенно упрощается по сравнению с прототипом [1], поскольку только следы нептуния, успевшего восстановиться до четырехвалентного состояния, переносятся на операцию разделения U и Pu. При этом также существенно снижается расход U (IV) на восстановительном отделении Pu. Joint reextraction of Zr, Tc and Np is carried out, as mentioned above, in a two-zone process, with all technetium, the main part of zirconium and neptunium in the pentavalent state, being reextracted in the first zone. Adding hydrogen peroxide with 5-8 mol / L nitric acid avoids the precipitation of uranium peroxide. The process regime in the second zone is dictated by the re-extraction of all Zr and Np (IV), provided that Pu (IV) is extracted. Ultimately, the combined effectiveness of all three operations, including additional extraction, is determined by the separation of Pu (IV) and Np (IV) with minimal acidity, which provides Tc reextraction. This leads to some retention of Np by an extract containing U and Pu, which necessitates the separation of Pu (III) and U with Np (IV) when using hydrazine stabilized U (IV). However, the latter is significantly simplified in comparison with the prototype [1], since only traces of neptunium, which managed to recover to the tetravalent state, are transferred to the separation operation of U and Pu. At the same time, the U (IV) consumption in the reduction department of Pu is also significantly reduced.

Следует особо отметить очередность ввода реагентов при барьерной промывке от актинидов. В концевую часть экстракционной секции (в точке вывода промытого экстракта) при температуре процесса 50-65oC вводится горячий концентрат урана, содержащий гидразин, что препятствует экстракции соответствующих карбоновых кислот (муравьиной или уксусной) и способствует очистке U от Ru-106 (в том числе при следующей затем реэкстракции U), в то время как сама гидроксамовая кислота вводится в среднюю (холодную) часть данной секции. Рециклирование данного раствора от промывки на операцию совместной реэкстракции поставляет некоторое количество гидразин-нитрата для восстановления Np (VI) и сохранения Pu(IV) при заданной кислотности процесса, а также для разрушения остаточных количеств комплексообразователя.Of particular note is the order in which reagents are introduced during barrier flushing from actinides. At the process temperature of 50-65 o C, a hot uranium concentrate containing hydrazine is introduced into the end part of the extraction section (at the outlet point of the washed extract), which prevents the extraction of the corresponding carboxylic acids (formic or acetic) and helps to clean U from Ru-106 (including including the next then back extraction U), while the hydroxamic acid itself is introduced into the middle (cold) part of this section. Recycling this solution from washing to a joint re-extraction operation supplies a certain amount of hydrazine nitrate to restore Np (VI) and preserve Pu (IV) at a given acidity of the process, as well as to destroy residual complexing agents.

Примеры. Examples.

Пример 1. Example 1

Осветленный раствор отработавшего топлива на основе окислов урана, извлеченного из водяных реакторов под давлением и имеющего выгорание 38 ГВт•сут/т и выдержку 3,5 года, подается в экстракционный процесс. Исходный раствор содержит 330 г/л U, 3,2 моль/л HNO3, 3,1 г/л Pu, 155 мг/л Np, 275 мг/л Tc, 1,2 г/л Zr и все прочие побочные актиниды и продукты деления пропорционально выгоранию, причем загрязнение β,γ- излучающими нуклидами составляет 280 Ки/л (в том числе 24 Ки/л Ru-106).A clarified solution of spent fuel based on uranium oxides extracted from pressurized water reactors and having a burnup of 38 GW • day / t and aging for 3.5 years is fed into the extraction process. The initial solution contains 330 g / L U, 3.2 mol / L HNO 3 , 3.1 g / L Pu, 155 mg / L Np, 275 mg / L Tc, 1.2 g / L Zr and all other side actinides and fission products are proportional to burnout, with β, γ-emitting nuclides contaminating at 280 Ci / L (including 24 Ci / L Ru-106).

Технологическая схема в варианте использования многоступенчатых секций смесителей-отстойников или центробежных экстракторов представлена на фиг.2, причем общее число ступеней равно 65. На рисунке зрительно показаны примерные соотношения между зонами технологического процесса и их принадлежность к той или иной экстракционной секции. Последовательность операций и условия их проведения соответствуют описанию; более подробно оптимальные условия охарактеризованы в таблице, где приведены составы растворов и их расходы по отношению к исходному раствору. The flow chart in the embodiment of using multi-stage sections of mixer settlers or centrifugal extractors is shown in Fig. 2, with the total number of stages being 65. The figure visually shows approximate relationships between the zones of the technological process and their belonging to one or another extraction section. The sequence of operations and the conditions for their implementation correspond to the description; in more detail, the optimal conditions are described in the table, which shows the composition of the solutions and their costs in relation to the initial solution.

Следует отметить, что концентрация HNO3 в совместном реэкстракте Zr, Tc и Np равна 4,2 моль/л, а приход реэкстракта не превышает расхода экстрагента в головной секции. Наряду с этим реэкстракт плутония содержит около 10 г/л Pu при содержании около 1% U(IV) и < 0,05% Np (IV) по отношению к Pu и при концентрации HNO3 2,2 моль/л.It should be noted that the concentration of HNO 3 in the joint reextract of Zr, Tc and Np is 4.2 mol / l, and the arrival of the reextract does not exceed the consumption of extractant in the head section. In addition, plutonium re-extract contains about 10 g / l Pu at a content of about 1% U (IV) and <0.05% Np (IV) with respect to Pu and at a molar concentration of HNO 3 of 2.2 mol / l.

Из той же таблицы следует, что все заявленные конечные показатели по качеству уранового продукта достигаются за один экстракционный цикл с типичной структурой. From the same table it follows that all the declared final indicators for the quality of the uranium product are achieved in one extraction cycle with a typical structure.

Примеры 2-4. Examples 2-4.

Процесс выполняют, как в примере 1, однако вносят изменения в условия реэкстракции Zr, Tc и Np, состоящие в том, что операцию проводят при соотношении потоков O/В = 0,7 при сохранении концентрации азотной кислоты 4,2 моль/л в совместном реэкстракте. При этом поток экстрагента на дополнительную экстракцию увеличивают пропорционально расходу реэкстракта. В результате реэкстракт помимо Zr, Tc и Np содержит около 40 мг/л Pu. The process is carried out as in example 1, however, changes are made to the conditions for the extraction of Zr, Tc and Np, consisting in the fact that the operation is carried out at a flow ratio of O / B = 0.7 while maintaining the concentration of nitric acid 4.2 mol / l in the joint reextract. In this case, the flow of extractant for additional extraction is increased in proportion to the flow rate of the reextract. As a result, the reextract contains about 40 mg / L Pu in addition to Zr, Tc, and Np.

При повышении концентрации азотной кислоты до 4,7 моль/л концентрация Pu снижается до 1 мг/л без ухудшения других показателей. При сохранении концентрации азотной кислоты 4,7 моль/л и увеличении соотношения потоков O/B до 2,0 концентрации Np и Zr в выходящем экстракте возрастают до ~20 мг/л каждого, а концентрация технеция достигает 5 мг/л. With an increase in the concentration of nitric acid to 4.7 mol / L, the concentration of Pu decreases to 1 mg / L without deterioration of other indicators. While maintaining the molar acid concentration of 4.7 mol / L and increasing the O / B flux ratio to 2.0, the concentrations of Np and Zr in the effluent extract increase to ~ 20 mg / L each, and the technetium concentration reaches 5 mg / L.

Пример 5. Example 5

Процесс выполняют, как в примере 1, но реэкстракцию Zr, Tc и Np проводят при концентрации азотной кислоты в совместном реэкстракте 3,8 моль/л. Концентрация Pu в этом реэкстракте составляет 2-3 мг/л, а концентрация Tc Б выходящем экстракте увеличивается до 7 мг/л. The process is carried out as in example 1, but the reextraction of Zr, Tc and Np is carried out at a concentration of nitric acid in a joint reextract of 3.8 mol / L. The concentration of Pu in this reextract is 2-3 mg / L, and the concentration of Tc B of the effluent is increased to 7 mg / L.

Заявляемый способ позволяет извлечь из высокоактивного исходного раствора более 99,95% U и Pu, 99,8% Np и Tc, 98,5% Zr из высокоактивного исходного раствора, при этом реэкстракт Pu содержит (по сравнению с исходным раствором) менее 0,5% Np и Tc, тогда как коэффициент очистки U от Pu и Np составляет около 2-5•106 и 5•104, соответственно. Коэффициент очистки от осколочных β,γ- излучателей равен 3•106 (5•104 от Ru-106). Таким образом, процесс позволяет направлять водный урановый продукт непосредственно на термическую денитрацию без промежуточной обработки.The inventive method allows to extract from a highly active starting solution more than 99.95% U and Pu, 99.8% Np and Tc, 98.5% Zr from a highly active starting solution, while Pu re-extract contains (compared to the initial solution) less than 0, 5% Np and Tc, while the coefficient of purification U from Pu and Np is about 2-5 • 10 6 and 5 • 10 4 , respectively. The cleaning coefficient of fragmentation β, γ-emitters is 3 • 10 6 (5 • 10 4 from Ru-106). Thus, the process allows you to send the aqueous uranium product directly to thermal denitration without intermediate processing.

Список источников
1. Boullis B., Gue J-P., Bernard С. "Process for separating technetium present in an organic solvent with zirconium and at least one other metal such as uranium or plutonium, which can be used especially for the reprocessing of spent nuclear fuels". Европейский патент N 0270453 A1, приоритет от 26.11.87.
List of sources
1. Boullis B., Gue JP., Bernard S. "Process for separating technetium present in an organic solvent with zirconium and at least one other metal such as uranium or plutonium, which can be used especially for the reprocessing of spent nuclear fuels" . European patent N 0270453 A1, priority from 11.26.87.

2. Fournier W., Hugelmann D., Bernard С., Leudet A. et al. "Purex process improvements for UP-3 spent fuel reprocessing plant...", Proceed, of Int. Solv. Extr. Conf. "ISEC'90", Kyoto (Jap.), July 1990, part A, p.747-752. Amsterdam; Elsevier, 1992. 2. Fournier W., Hugelmann D., Bernard C., Leudet A. et al. "Purex process improvements for UP-3 spent fuel reprocessing plant ...", Proceed, of Int. Solv. Extr. Conf. "ISEC'90", Kyoto (Jap.), July 1990, part A, p. 747-752. Amsterdam; Elsevier, 1992.

3. Philips С. "Development of THORP Chemical Separation Plant". ATOM, 1989 (August), N 394, p.13-20. 3. Philips C. "Development of THORP Chemical Separation Plant". ATOM, 1989 (August), N 394, p.13-20.

4. Bernard С., Miquel P., Viala M. "Advanced Purex process for the new reprocessing plants in France and Japan". Proceed, of Third Int. Conf. "RECOD'91", 1991, v.1, p.83, AESJ&JAIF, Sendai (Jap). - прототип. 4. Bernard S., Miquel P., Viala M. "Advanced Purex process for the new reprocessing plants in France and Japan". Proceed, of Third Int. Conf. "RECOD'91", 1991, v. 1, p. 83, AESJ & JAIF, Sendai (Jap). - prototype.

5. Maeda M., Fujine S., Uchiyama G. et al. "A process concept of an advanced reprocessing. . . " Proceedings of Int. Conf. "Global'95", Versailles (France), Sept. 1995, V.1, p.556-563. 5. Maeda M., Fujine S., Uchiyama G. et al. "A process concept of an advanced reprocessing..." Proceedings of Int. Conf. "Global'95", Versailles (France), Sept. 1995, V.1, p. 566-563.

6. Дзекун Е. Г. , Машкин А. Н. , Зильберман Б.Я., Федоров Ю.С. и др. "Процесс переработки облученных твэлов". Патент СССР 1804652 (приоритет от 03.10.89). 6. Dzekun E. G., Mashkin A. N., Zilberman B.Ya., Fedorov Yu.S. and others. "The processing of irradiated fuel elements." USSR patent 1804652 (priority from 03.10.89).

7. Зильберман Б. Я. , Машкин А. Н. , Нардова А.К., Сытник Л.В. и др. "Процесс переработки облученного топлива АЭС". Патент РФ 2012075 (приоритет от 14.05.92). 7. Zilberman B. Ya., Mashkin A.N., Nardova A.K., Sytnik L.V. and others. "The process of processing irradiated fuel of nuclear power plants." RF patent 2012075 (priority from 05/14/92).

Claims (5)

1. Способ переработки облученного ядерного топлива (ОЯТ) АЭС, включающий экстракцию U, Pu, Np и Tc разбавленным ТБФ, промывку экстракта, реэкстракцию Тс азотной кислотой средней концентрации, разделение U и Pu с использованием U (IV) при переносе Np с урановым органическим потоком, барьерную промывку от плутония, дополнительную экстракцию из реэкстрактов технеция и плутония, а также реэкстракцию U и регенерацию экстрагента, причем каждую операцию осуществляют в соответствующей секции экстракционных аппаратов, отличающийся тем, что Zr экстрагируют совместно с U, Pu, Np и Tc, полностью реэкстрагируют совместно Np, Zr и Tc из промытого экстракта в 3,8 - 4,7 моль/л HNO3, содержащую гидразин-нитрат в присутствии слабого окислителя при отношении органического и водного потоков О/В = 0,8 - 2,0, отделение Pu осуществляют при подкислении реэкстракта Pu в зоне дополнительной экстракции U, а барьерную промывку проводят одновременно от Pu и Np с использованием несолеобразующего комплексообразователя, причем раствор от промывки возвращают на совместную реэкстракцию Np, Zr и Tc.1. A method of processing irradiated nuclear fuel (SNF) of a nuclear power plant, including extraction of U, Pu, Np and Tc with diluted TBP, washing the extract, reextracting Tc with medium concentration nitric acid, separating U and Pu using U (IV) when transferring Np with organic uranium flow, barrier flushing from plutonium, additional extraction of technetium and plutonium from reextracts, as well as U stripping and extractant regeneration, each operation being carried out in the corresponding section of extraction apparatus, characterized in that Zr is extracted with together with U, Pu, Np and Tc, completely Np, Zr and Tc are completely re-extracted from the washed extract in 3.8 - 4.7 mol / L HNO 3 containing hydrazine nitrate in the presence of a weak oxidizing agent with respect to organic and aqueous flows O / B = 0.8 - 2.0, Pu is separated by acidifying the Pu reextract in the zone of additional extraction U, and the barrier washing is carried out simultaneously from Pu and Np using a non-salt-forming complexing agent, and the solution from the washing is returned to the joint stripping of Np, Zr and Tc. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что Zr экстрагируют из объединенного потока исходного и промывного растворов, причем промывку экстракта проводят 2,5 - 6,0 моль/л HNO3 при отношении потока экстрагента к промывному раствору более 10.2. The method according to claim 1, characterized in that Zr is extracted from the combined stream of the source and wash solutions, moreover, the extract is washed with 2.5 - 6.0 mol / L HNO 3 with a ratio of the extractant to the wash solution of more than 10. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что водный поток для полной реэкстракции Zr, Tc и Np формируют путем смешения в экстракционной секции 5 - 8 моль/л HNO3, содержащей гидразин-нитрат и перекись водорода в качестве слабого окислителя, возвратного потока от барьерной промывки и реэкстрагирующего раствора, содержащего на входе 0,7 - 1,5 моль/л HNO3 и используемого для реэкстракции остаточного Zr в той же экстракционной секции при О/В = 4 - 10, а экстракт вспомогательной экстракции U и Pu объединяют с потоком основного экстракта.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the water stream for the complete reextraction of Zr, Tc and Np is formed by mixing in the extraction section 5-8 mol / L HNO 3 containing hydrazine nitrate and hydrogen peroxide as a weak oxidizing agent , the return flow from the barrier washing and stripping solution containing 0.7-1.5 mol / L HNO 3 at the inlet and used to reextract residual Zr in the same extraction section at O / B = 4-10, and the auxiliary extraction extract U and Pu is combined with the main extract stream. 4. Способ по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что дополнительную экстракцию U(IV) и Np(IV) из реэкстрактора Pu(III) проводят при подкислении реэкстрагирующего потока азотной кислотой, содержащей гидразин, подаваемой в среднюю часть секции дополнительной экстракции. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the additional extraction of U (IV) and Np (IV) from the Pu (III) reextractor is carried out by acidification of the stripping stream with nitric acid containing hydrazine supplied to the middle part of the section extraction. 5. Способ по любому из пп.1 - 4, отличающийся тем, что остаточные количества Np и Pu вымывают с использованием одной из низших гидроксамовых кислот, например формо- или ацетогидроксамовой, при ее подаче в середину барьерной секции, в хвостовую часть которой подают горячий урановый концентрат, содержащий гидразин-нитрат, причем раствор из барьерной секции возвращают в сильнокислую зону секции для реэкстракции Np, Zr и Tc. 5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the residual amounts of Np and Pu are washed out using one of the lower hydroxamic acids, for example, formo- or acetohydroxamic, when it is fed into the middle of the barrier section, into which the tail is fed hot uranium concentrate containing hydrazine nitrate, wherein the solution from the barrier section is returned to the strongly acidic zone of the section to reextract Np, Zr and Tc.
RU97110319A 1997-06-16 1997-06-16 Method of processing irradiated nuclear fuel on nuclear power plants RU2132578C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97110319A RU2132578C1 (en) 1997-06-16 1997-06-16 Method of processing irradiated nuclear fuel on nuclear power plants

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97110319A RU2132578C1 (en) 1997-06-16 1997-06-16 Method of processing irradiated nuclear fuel on nuclear power plants

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU97110319A RU97110319A (en) 1999-06-10
RU2132578C1 true RU2132578C1 (en) 1999-06-27

Family

ID=20194315

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU97110319A RU2132578C1 (en) 1997-06-16 1997-06-16 Method of processing irradiated nuclear fuel on nuclear power plants

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2132578C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2454741C1 (en) * 2010-12-23 2012-06-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение "Радиевый институт им. В.Г. Хлопина" Processing method of irradiated nuclear fuel of nuclear power plants

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Bernard C., Miquel P., Viala M., "Advanced Purex process for the new reprocessing plants in France and Japan". Proceed of Third clrd Int. Conf. "RECOD'91", 1991, v.1, p.83, AESY & JAIF, Sendai (Jap.) *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2454741C1 (en) * 2010-12-23 2012-06-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение "Радиевый институт им. В.Г. Хлопина" Processing method of irradiated nuclear fuel of nuclear power plants

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2558332C9 (en) Method of treating spent nuclear fuel without need for reductive re-extraction of plutonium
Herbst et al. Standard and advanced separation: PUREX processes for nuclear fuel reprocessing
RU2431896C2 (en) Regeneration method of spent nuclear fuel and obtaining of mixed uranium-plutonium oxide
CN107851470B (en) Method for treating aqueous nitric acid solution resulting from dissolution of spent nuclear fuel
RU2400841C2 (en) Improved purex method and use thereof
EP1029327B1 (en) Nuclear fuel reprocessing
KR20090029819A (en) Method for separating a chemical element from uranium(vi) using an aqueous nitric phase, in a uranium extraction cycle
RU2132578C1 (en) Method of processing irradiated nuclear fuel on nuclear power plants
US6413482B1 (en) Method for reprocessing nuclear fuel by employing oximes
US3962401A (en) Method of recovering neptunium from spent nuclear fuel
GB2152271A (en) Improvements in the separation of uranium, plutonium and other radioactive/fissionable materials
RU2454740C1 (en) Method for neptunium removal during separation of long-living radionuclides
US5057289A (en) Process for the separation of uranium from a radioactive feed solution containing technetium
JP4338898B2 (en) Spent fuel reprocessing method and Purex reprocessing method
JP3310765B2 (en) High-level waste liquid treatment method in reprocessing facility
US6444182B1 (en) Nuclear fuel reprocessing using hydrophilic substituted hydroxylamines
RU2012075C1 (en) Method of processing of irradiated fuel of atomic power plants
RU2727140C1 (en) Irradiated nuclear fuel extraction processing method
RU2066489C1 (en) Method of reducing separation of neptunium and plutonium
WO1999023668A1 (en) Nuclear fuel reprocessing
JP4338899B2 (en) Spent fuel reprocessing method, purex reprocessing method, method of reducing Np (VI) to Np (V), and method of reducing Pu (IV) to Pu (III)
JPH11287890A (en) Reprocessing method for spent nuclear fuel
WO1996011477A1 (en) The treatment of liquids
JP3308045B2 (en) Technetium decontamination method in co-decontamination process of spent nuclear fuel reprocessing
JPH1184073A (en) Method and device for reprocessing spent nuclear fuel

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20060617