Растворители урана и плутония

Повышенные концентрации нитрата в водной фазе и, следовательно, повышение степени насыщения растворителя благоприятствуют экстракции циркония больше, чем экстракции урана, и поэтому уменьшают коэффициент разделения урана и циркония. Однако улучшение коэффициентов разделения остальных продуктов деления делает весьма выгодной работу с высокой степенью насыщения растворителя ураном. Влияние концентрации азотной кислоты и нитрата на коэффициенты распределения урана, плутония и продуктов деления показано в табл. 8. 6 [12]. [c.332]

Разделение сводится к следующим операциям перед экстракцией плутоний восстанавливается до трехвалентного состояния. При этом применяются мягкие восстановители (SO2, гидразин, гидроксиламин и др.), которые восстанавливают плутоний, но не изменяют валентности урана. В процессе экстракции уран переходит в органический растворитель, а плутоний и осколочные элементы остаются в водной фазе. Затем производится окисление плутония до шестивалентного состояния ( окислителем обычно служит бихромат натрия или калия) и вновь экстракция, при которой в органическую фазу переходит плутоний. [c.100]

Те, Сз, Ва). С целью выделения неиспользованного топлива и удаления примесей, отравляющих цепную реакцию, облученный уран через определенные промежутки времени подвергается переработке его растворяют в азотной кислоте и экстрагируют образовавшиеся нитраты органическими растворителями. В исходном растворе содержатся также и вспомогательные компоненты топлива 2г, ЫЬ, Сг и А1. Путем подбора соответствующих условий экстракции получается полное отделение урана и плутония от продуктов распада, а затем разделение урана и плутония, которые служат дальше топливом в реакторах различного типа. [c.433]

Полученный раствор пропускают через колонку, причем весь плутоний задерживается в колонке, а уран почти полностью переходит в фильтрат. Небольшое количество урана, оставшееся в колонке, извлекают 0,3—0,35 М раствором азотной кислоты в смеси дибутилового эфира этиленгликоля с керосином (3 ) Плутоний вымывают 0,5—1,0 М раствором азотной кислоты в органическом растворителе. [c.336]

В отработанном топливе содержится не менее 96 % урана и до 1 % плутония. При переработке с помощью экстракции уран и плутоний переходят в экстрагирующий растворитель, а все радиоактивные продукты остаются в водной фазе, образуя высокоактивные отходы, которые после удаления остатков органического растворителя поступают в хранилище на временное хранение. Следует отметить, что после растворения твэлов и экстракции урана и плутония общий объем жидких высокоактивных отходов составляет 13 м на тонну переработанного топлива, а объем среднеактивных и низкоактивных жидких отходов составляет соответственно 78,0и 1875 м [1]. [c.169]

Большое практическое значение имеет метод экстракции при переработке ядерного горючего [4,5]. Уран и плутоний могут быть разделены экстрагированием органическими растворителями при отношении 1 10 000, будучи при этом отделены от 35 осколочных элементов со степенью очистки 10 и с выходом 99%. При этом экстрагирование проводится при весьма большой радиоактивности растворов в аппаратах непрерывного действия с автоматическим управлением процессом. [c.433]

Тяжелая вода может также применяться в качестве растворителя солей урана или плутония в гомогенных реакторах на воде. В подобных реакторах может быть использован менее обогащенный уран, чем в случае применения обычной воды. Наконец, тяжелая вода в принципе может быть применена для производства энергии с помощью контролируемой термоядерной реакции [c.365]

Экстракция урана и плутония растворителем происходит в двух колоннах высотой по пять теоретических тарелок каждая. Отношение объема экстрагента к объему исходного водного раствора в первой (обогреваемой) колонне равно 16. Объем экстрагента не может быть снижен увеличением высоты колонны, так как эта величина определяется емкостью органического растворителя по урану. В первой колонне в органическую фазу переходит 96% урана, 70% плутония и большая часть НЫОз. Водный раствор из первой колонны после подкисления его НЫОз поступает на дополнительную экстракцию во вторую (необогреваемую) колонну. [c.457]

Разделение осуществляется во второй колонне, где плутоний восстанавливается в трехвалентное состояние. В этом случае его коэффициент распределения низок (около 0,02 ср. раздел 8.4) и, следовательно, он реэкстрагируется из растворителя в кислую водную фазу. Для извлечения некоторого количества урана, перешедшего в водную фазу, обратно в органический раствор применяется промывка чистым раствором трибутилфосфата. Водная фаза, содержащая плутоний, поступает на дальнейшую очистку. Органическая фаза поступает в третью колонну, где уран реэкстрагируется в водную фазу, которая также поступает на очистку. [c.133]

В тех случаях, когда топливо содержит уран, мало обогащенный урано М-235, может применяться любой из процессов, описанных в разделе 9. 4. Во многих случаях, однако, уран, сильно обогащенный ураном-235, разбавляется инертным металлом, таким как алюминий. В процессах, применяемых для таких видов топлива, естественно, применяется нитрат алюминия в качестве высаливающего агента в качестве же растворителей употребляются и гексон и трибутилфосфат. При извлечении урана-235 не происходит сколько-нибудь значительного извлечения плутония, хотя может оказаться необходимым произвести очистку от небольших количеств этого элемента (ср. раздел 1.5). [c.138]

По данным Гольдшмидта с сотрудниками [4], которые рекомендуют применять экстрагент, состоящий из 60% керосина и 40% ТБФ, необходимое соотношение органической и водной фаз должно быть 2,8. При этом в органический растворитель переходят весь уран, 99,8%, плутония и часть продуктов деления ( 5% по - и — 1% по у-активности). По другим данным, применяются часто 30 и 20%-ные растворы ТБФ [5 ]. [c.142]

Отличительной особенностью экстракции актинидов из концентрированных водных растворов с помощью ТБФ является влияние насыщения растворителя. Это насыщение, при котором ТБФ связывается в комплекс с нитратом актинида, например уранила, приводит к снижению коэффициента распределения как самого урана, так и плутония и даже продуктов деления (табл. 43) [2]. [c.158]

Волынец и Гусева [72] отделяли уран от плутония и трансплутониевых элементов хроматографированием на силикагеле смесью трибутилфосфат—бензол (1 1) америций, кюрий и плутоний оставались вблизи от старта, в то время как 11 + двигался вместе с фронтом растворителя. Пробы наносились в виде раствора в 1 М хлорной кислоте. При нанесении проб в растворе [c.490]

Опыты проводили в пульсирующих колоннах по схеме на рис. 2, Уран (VI) вводили с исходным раствором урана (IV) [80%и (IV), 20%и (VI)]. В сконцентрированном плутонии содержание урана составляло 10 2%. Установлено, что промывка растворителем также дает очень хорошую очистку от урана, который сопровождает плутоний после первого цикла. [c.84]

Как уже отмечалось, в опытах со смесителями-отстойниками максимальный коэффициент концентрирования при реэкстракции составлял 2,5. Достигался он использованием четырехкратного избытка урана (IV). Сначала полагали, что уран (IV) окисляется воздухом, и испытали схему со смесителями-отстойниками (см. рис. 2) без промывки растворителем и без плутония. 33% добавленного урана (IV) окислялось до урана (VI). [c.84]

Эту схему испытали с пульсирующими колоннами, также без промывки растворителем, но с плутонием. Реэкстракция проходила превосходно, причем водная фаза была сплошной. Через несколько часов после остановки процесса уран (IV) в органической фазе, поддерживаемой перфорированными тарелками, снова окислялся до шестивалентного состояния. [c.84]

Чтобы избежать разложения растворителя при длительном его контакте с ураном и плутонием, питающий растворитель непрерывно приготовлялся в переднем экстракционном смесителе-отстойнике, а затем с задержкой менее 1 мин поступал в разделительный экстрактор. Раствор нитрата урана (IV) приготовлялся порциями электролитическим восстановлением нитрата уранила в 5 УИ ННОз на ртутном катоде в присутствии стабилизатора (0,1 М гидразина). [c.91]

На этой основе можно разработать схему [32] для разделения плутония, урана и продуктов деления (рис. 7.4). Плутоний (IV) экстрагируется из исходного водного раствора раствором ТТА в бензоле, причем в водной фазе остается уран и почти все продукты деления, за исключением циркония. Следы захваченных продуктов деления отмываются из органической фазы при промывке разбавленным раствором азотной кислоты. Плутоний затем удаляется из органической фазы раствором, содержащим восстановитель. Плутоний (III) экстрагируется ТТА в значительно меньшей степени, поэтому плутоний переходит в водную фазу. Плутоний одновременно отделяется от циркония, поскольку последний в этих условиях из органической фазы пе вымывается. Затем цирконий удаляется из растворителя промывкой кислым оксалатно-нитратным раствором, после чего раствор ТТА в бензоле может быть использован повторно. Извлечение урана и его дальнейшая очистка производится экстракцией раствором ТТА в гексоне. [c.289]

Подобно уранилнитрату, нитрат плутония (IV) растворяется в различных органических жидкостях, особенно при избытке нитрат-иона. Поэтому он легко экстрагируется из водного раствора органическими растворителями. Уран и плутоний могут вместе экстрагироваться нз раствора, содержащего уран (VI) к плутоний (IV). Такая экстракция широко используется в радиохимическом производстве. Плутоний (IV) образует с ТБФ комплекс Ри(МОз)4-2ТБФ. [c.160]

Методом диффузии из капилляра были измерены коэффициенты диффузии нитратов уранила, плутония и HNOg в водном и органическом растворах (20% ТБФ в керосине) при 20 С. Коэффициенты диффузии оказались равными уранилнитрата в водной фазе (при диффузии из 2 М раствора в воду) (8,7+0,1) X10 см 1сек в органической фазе при диффузии из органического раствора уранилнитрата (0,33 М по урану) в чистый растворитель (2,8 0,5) X X 10 см кек. [c.207]

Исходный раствор, содержащий нитраты уранила, плутония и продуктов деления, контактируется в нижней части колонны 1 с гексоном. Органический экстракт промывается в той же колонне водным раствором высаливателя А1 (НОз)з для удаления экстрагировавшихся продуктов деления. В колонне II органический раствор контактируется с раствором А1 (ЫОз)з (при дефиците кислоты), содержащим восстановитель, например Fe + или гидрок-силамин, для восстановления плутония до Ри +, который при этом выделяется из органической фазы. В трехвалентном состоянии плутоний является типичным трехвалентным катионом, он не образует прочных комплексов и поэтому лишь очень мало растворим в органической фазе. Водный раствор плутония промывают свежей порцией органического растворителя для извлечения той части урана, которая перешла вместе с плутонием в раствор нитрата алюминия. Органический раствор из колонны И поступает в колонну III, где из него разбавленным раствором азотной кислоты извлекается уран. [c.319]

Распреде. ёние урана, плутония и продуктов де. ения как функция насыщения растворителя ураном [c.159]

Схема экстракции по методу Редокс приведена на рис. 6-3-9 [353, 391]. Растворителем служит метилизобутилкетон, а высали вающим соединением А1(НОз)з. Для окисления плутония в сыреа вводится бихромат натрия МагСГаО,, количество HNOз меньше, чем необходимое для образования нитрата уранила, что обеспечивает низкий коэффициент распределения для примесей. Промывающей жидкостью в первой колонне служит раствор нитрата алюминия и бихромата натрия. Во вторую колонну вводится восстановитель и образуется Ри , нерастворимый в метилизобутилкетоне, благодаря чему уран и плутоний разделяются. Водный урановый экстракт после концентрации выпариванием еще раз очищается в двух последовательных колоннах. В конечном итоге содержание примесей в уране уменьшается в 10 —10 раз. Содержание Ри в и меньше десяти частей на биллион, а и в Ри— менее 1 %. Выход Ри и и более 99,5 %. [c.435]

М М2Н4-НМОз и 0,1 мл 10%-ного раствора Ре304. После перемешивания смеси пропитывают ею 2—2,3 см сухого силикагеля (очистительный слой), который помещают в колонку. 0,5—5 мл канализируемого азотнокислого раствора упаривают досуха и остаток смешивают с 2—3 мл подкисленного диэтилового эфира. Органический экстракт переносят в колонку и фильтруют. Сорбент промывают 2—3 раза порциями диэтилового эфира по 3 мл. В процессе протекания раствора плутоний восстанавливается до Ри(1П) и переходит в фазу неподвижного растворителя, а уран полностью остается в эфирной фазе. Сорбированный Рп(П1) вымывают 10 жл подогретого раствора 2—2,5 М НМОз. [c.374]

Редокс-процесс . В этом процессе кислый раствор отработанного ядерного горючего окисляют, чтобы перевести плутоний в форму Ри + (которая легче экстрагируется), после чего нитраты уранила и плутонила экстрагируют метилизобутилкетоном или дибутилкарбитолом. Другие продукты распада, перешедшие в экстракт, отмывают водой. Затем экстракт обрабатывают водным раствором, содержащим восстановитель, переводящий плутоний в Рц , и высаливатель (например, нитрат алюминия), препятствующий реэкстракции урана из органической фазы, в то время как плутоний выделяется из нее. Уран извлекают из органического растворителя отдельно. Как уран, так н [c.656]

Плутоний обычно отделяют от урана и продуктов деления экстракцией органическим растворителем. Облученный уран растворяют в ТШ Оз, после чего раствор подготавливают для экстракции урана и плутония. В США применяют два процесса экстракции органическим растворителем редокс-процесс (см. раздел 10.3) с использованием метилизобутилкетона и пурекс-процесс (см. раздел 10,4) с применением ТБФ, разбавленного углеводородами. Поскольку полнота экстракции обеспечивается лишь при высокой ко11центрацин нитрата, то в редокс-пропессе добавляют. А.1(. Юз)з, а в пурекс-процессе — Н Юз. Чтобы подготовить раствор к экстрак- [c.160]

Дибутилс юсфат образует прочные комплексы также с ураном и плутонием, что затрудняет полную реэкстракцию их из органического растворителя. Монобутилфосфат образует с ураном и плутонием осадки, теряющиеся с рафинатом колонны I [10]. Бутанол повышает коэффициенты распределения р-излучающих продуктов деления [11 ]. [c.333]

Уран(У1) и плутоний(У1) экстрагируются из водных растворов не только органическими кислотами и аминами, растворенными в органическом растворителе, а также нейтральными фосфорными соединениями, например триалкилфосфатами и сложными диалкилэфирами алканфосфоновых кислот (в виде комплексов этих соединений с солью металла). Если концентрацию органической кислоты фосфора в органическом растворителе обозначить через М , а концентрацию нейтрального фосфорного соединения через Мз, то количество экстрагированного металла больш суммарных количеств металла, экстрагированных по отдельности [c.310]

Таким образом, при выделении нептуния необходимо отделять его от продуктов деления, а также от урана или плутония или от того и другого вместе. Для этих целей широко используется многообразие степеней окисления, проявляемых ураном, нептунием и плутонием. В зависимости от валентного состояния эти элементы ведут себя по-разному при соосаждении, комплексообразовании, экстракции растворителями, катионном и анионном обмене. Следовательно, при выделении любого из этих элементов возможно широкое применение разнообразных химических способов. При выделении какого-либо из этих элементов из смеси продуктов используется его способность проявлять различные свойства в зависимости от степени окисления, которую молено изменять на протяжении всего цикла очистки. Смысл большинства из этих процедур состоит в том, что примеси, сопроволедаюшие уран, нептуний или плутоний в одном из их состояний окисления, ведут себя совершенно иначе, когда эти элементы переводят в другое состояние окисления. Таким образом, окислительно-восстановительные циклы являются основой для очистки урана, нептуния и плутония от продуктов деления. Вместе с тем суш ествуют большие различия в том, как получить эти элементы в определенной степени окисления. Благодаря тому что одни и те же валентные состояния этих трех элементов обладают относительно разной стабильностью, удается получать растворы, содержащие все три элемента в различных состояниях окисления. На этом основаны методы разделения этих трех элементов. [c.317]

В еще недостаточно исследованном нитрофтор-процессе [31 — 33] облученные тепловыделяющие элементы реагируют с системой окислов азота и фторидов. Практический интерес представляют два реагента 20 мол.%-ный раствор NOj в жидком фтористом водороде и жидкость состава NOF 3HF. Обе жидкости реагируют почти со всеми компонентами используемых типов топливных материалов, превращая все элементы в соответствующие фториды. Эти фториды часто являются комплексными соединениями, содержащими окислы азота, которые можно превратить в нормальные фториды при осторожном нагревании. В созданной по этой схеме установке растворение облученного топливного элемента проводят в вертикально расположенной трубе из монель-металла диаметром 20—30 мм и длиной 150 см. В процессе растворения выделяются водород, криптон и ксенон. Нерастворимые комплексные фториды осаждаются в нижней части растворителя и удаляются из него промыванием и декантацией. Выходящий из растворителя раствор, содержащий уран и плутоний, выпаривают до сухого остатка, который подвергается термическому разложению до простых фторидов. К этому остатку добавляют жидкий трифторид брома смесь нагревают до 100—140° С. Образующиеся гексафторид урана и летучие фториды продуктов деления направляются в дистилляционную колонку, где происходит очистка паров гексафторида урана от продуктов и от BrFg. Полученный трифторид брома вновь используется для фторирования смеси фторидов [1, 2, 4]. [c.337]

Брюсом [87] описан ионообменный процесс, который применим к растворам плутония, полученным при ТБФ (пурекс)-процессе. Плутоний в них находится в трехвалентном состоянии (в которое он был переведен гидроксиламином с целью извлечения его из растворителя в распределительной колонке, как это описано в разделе 9.4.2), и его концентрация может колебаться от 0,1 до 10 г/л. Основные примеси уран, продукты коррозии и осколочные элементы — цирконий, рутений и церий. Раствор пропускают через катионообменную смолу, где плутоний адсорбируется в слое выще урана. Уран вымывается разбавленной серной кислотой, содержащей некоторое количество гидроксиламина для поддержания плутония в трехвалентном состоянии. Плутоний затем десорбируется пропускаемой снизу колонки крепкой азотной кислотой, которая содержит некоторое количество сульфаминавой кислоты, препятствующей 01кислению Ри (П1) в Ри (IV). [c.155]

Тем не менее более предпочтительна экстракция из водных растворов с недостатком кислоты, так как переход продуктов деления в растворитель подавляется при этом значительно сильнее, чем переход нитратов уранила и плутонила (рис. 74). В тех же пределах кислотности коэффициент распределения продуктов де-на два порядка. [c.153]

Четырех-и шестивалентный уран образует внутрикомплексные соединения с многими органическими комплексообразователями многие из этих соединений растворяются в органических растворителях. С этой точки зрения ТТА представляет особый интерес. Он применяется для экстракции многих актинидных элементов. Из водных растворов при pH более трех уран в виде уранил-иона количественно переходит в 0,2 М раствор ТТА в бензоле. Экстракция заметно увеличивается в присутствии высоких концентраций солей. Экстракцией ТТА нептуний (IV), плутоний (IV) и цирконий (IV) легко отделяют от иО . Эта экстракция проводится из растворов с высокой кислотностью, из которых иО не извлекается. Степень экстрагируемости урана (IV) является промежуточной между торием (IV) и плутонием (IV) в противоположность уран (IV) экстрагируется ТТА при относительно высоких кислотностях. Извлечение 110 ТТА заметно увеличивается при замещении кислородсодержапщх разбавителей, например циклогексанона или метилизобутилкетона на бензол. [c.219]

Участие 5/-орбит в комплексных соединениях, образуемых уранилнитратом, было постулировано Глюкауфом и Мак-Каем Ц52] для объяснения ряда наблюдаемых химических явлений, например необычной растворимости уранилнитрата в кислородсодержащих органических растворителях. Однако Кацин [153] полагает, что такая координация не является единственной в своем роде или отличной по типу от координации, наблюдаемой для последних элементов периодической системы. Конник и Хагас придерживаются другой точки зрения. На основании данных рентгеноструктурного анализа и тщательного изучения гидролитического поведения уранил-иона авторы пришли к выводу, что в уранил,-нептунил- и плутонил-ионах /-электроны принимают участие в образовании связи металл—кислород [154]. [c.517]