Отделение урана от плутония

Американскими учеными [224] разработан непрерывный процесс экстракции плутония трибутилфосфатом. Исходный 4—5 N азотнокислый раствор, содержащий уран, плутоний и продукты деления, обрабатывали нитритом натрия для переведения плутония в Ри(1У) и экстрагировали раствором ТБФ в углеводороде Амско 123-15 . На этой операции плутоний и уран отделяли от продуктов деления. Затем плутоний реэкстрагировали в разбавленную азотную кислоту, содержащую восстановитель. Этот метод отделения плутония от примесей может быть применен и в аналитической практике. [c.323]

Дальнейшая очистка урана и разделение урана и нептуния, а так же отделение остатков плутония производится в двух последователь ных циклах. При этом во втором цикле уран экстрагируется из раст вора, содержащего 0,5 н. НЫОз и 0,1 н. гидразина (урана 1,1 М) [c.464]

Прямой процесс фторирования и испарения фторидов был разработан Аргоннской национальной лабораторией для выделения урана и плутония из отработанной двуокиси урана, использовавшейся в качестве ядерного топлива для производства энергии. После удаления оболочки топливные элементы обрабатываются фтором для превращения окислов в соответствующие фториды. Уран может быть отделен от плутония за счет большей скорости фторирования тетрафторида и различия в химической активности гексафторидов. Таким путем достигается разделение урана и плутония и их высокая очистка от продуктов деления. [c.123]

Другая трудность заключалась в том, что не каждый атом урана, поглотивший нейтрон, претерпевает ядерное расщепление. Ядерному расщеплению подвергается довольно редкий изотоп — уран-235. Поэтому необходимо было разработать способы отделения и накопления данного изотопа. Это была беспрецедентная задача разделение изотопов в таких больших масштабах никогда ранее не проводилось. Исследования показали, что в этих целях можно использовать гексафторид урана, поэтому одновременно требовалось отрабатывать методику работы с соединениями фтора. После открытия плутония, который, как выяснилось, также подвергается ядерному расщеплению, было налажено производство его в больших количествах. [c.178]

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]

Торий, уран и плутоний находят значительное применение в виде ядерного топлива в ядерных реакторах. Плутоний получается в результате ядерных превращений урана. Выделение плутония из реактора, отделение его от урана и других образующихся в реакторе элементов представляет собой сложную совокупность химических реакций, блестяще разработанную трудами многих химиков и радиохимиков. [c.289]

При анализе образцов металлического плутония сильно влияло железо, содержание которого составляло 0,02—0,08%. Так как железо титруется вместе с плутонием, то определение его следует проводить другим подходящим методом. В данной работе железо определяли фотометрически. Определению мешают хром, титан, молибден, вольфрам, уран и ванадий. Нитрат-ионы мешают определению за счет их восстановления в редукторе. При отделении плутония от примесей необходимо учитывать полноту выделения. [c.183]

Отделение продуктов деления от плутония основывается на том, что, если данный элемент — продукт деления сходен с одной из валентных форм плутония, то он будет отличаться от плутония в других валентных состояниях. В зависимости от числа повторяющихся циклов можно очистить плутоний до необходимой чистоты. Из приведенных в табл. 18 и 19 данных следует, что для использования сульфата калия, фосфорной, фтористоводородной, фитиновой и фениларсоновой кислот для извлечения и очистки плутония необходимо введение носителя (соли циркония, лантана, висмута и др.). При осаждении карбонатов или ацетатов из растворов, содержащих уран, сам уран служит носителем. [c.266]

Чувствительность спектрального анализа можно повысить, используя химические методы отделения и обогащения проб. Так, для спектрального определения бериллия (наряду с другими примесями) в уране и плутонии предварительно отделяют его от основных элементов [484—486]. Этот метод позволяет значительно сократить содержание тяжелых металлов в сжигаемой пробе, что чрезвычайно важно при анализе радиоактивных препаратов. [c.101]

Авторы разработали способ отделения плутония от урана и продуктов деления. После экстракции 0,4 М раствором БФГА из 3 М азотной кислоты плутоний реэкстрагируют серной кислотой при реэкстракции осуществляется очистка от циркония и ниобия. В полученном растворе плутоний определяют радиометрически. Метод можно использовать также для разделения пар плутоний — уран и плутоний — америций. [c.235]

Роль окислительно-восстановительных реакций и, Ыр и Ри в технологии переработки ядерного горючего огромна. Современные промышленные методы извлечения Ри и Мр и регенерации и, методы их разделения и очистки от радиоактивных продуктов деления основаны на различии окислительно-восстановительных свойств этих элементов. Например, для очистки плутония от продуктов деления при экстракции трибутилфосфатом ((пурекс-процесс) плутоний необходимо стабилизировать в четырехвалентном состоянии с другой стороны, для отделения от урана плутоний должен быть переведен в неэкстрагируемую трехвалентную форму, в то время как уран должен оставаться в шестивалентном состоянии. При этом необходимо учитывать термодинамическую неустойчивость Ри (IV) в слабокислых растворах, особенно при повышенной температуре, возможные побочные процессы, связанные с окислительным действием среды (НМОз), влияние ионизирующего излучения и т. д. От правильного выбора восстановителя или окислителя и от условий проведения реакции зависит успешность той или другой технологической операции. [c.5]

Существует несколько методов отделения осколков от плутония и урана. Один из них ионообменный. Раствор, содержащий различные ионы, проходит через систему ионообменных аппаратов. Смысл этой операции состоит в том, что уран и плутоний задерживаются ионитами в аппаратах, а прочие элементы свободно проходят через всю систему. Однако рутений уходит лишь частично. Часть его остается на ионообменнике вместе с ураном. [c.245]

Для отделения плутония от урана и продуктов его распада существует ряд различных приемов. Эти методы можно разделить на осаждение, жидкостную экстракцию (разд. 9.9) и ионообменные процессы (разд. 9.8) фактически это те же методы, которые используют для разделения искусственных радиоактивных изотопов (разд. 5.8). Все они основаны на том, что плутоний, как уран и нептуний, может иметь несколько степеней окисления и что химические свойства данного элемента в одной степени окисления сильно отличаются от химических свойств этого же элемента в другой степени окисления. Отличия между элементами в разных степенях окисления, использованные I процессах осаждения и жидкостной экстракции для выделения плутония, приведены в табл. 5.12. [c.175]

Недостатком рассматриваемого процесса является необходимость растворять металлическое топливо в кислоте, в связи с чем уран и плутоний, прежде чем их употребить вновь, должны быть восстановлены до металла и превращены в тепловыделяющие элементы для реактора. Можно было бы значительно упростить переработку топлива, если бы оно оставалось в исходном состоянии и в виде жидкости могло перекачиваться из одного отделения в другое. [c.23]

Примеры и определения. Успешность избирательной экстракции плутония из растворов урана или продуктов деления зависит от правильной регулировки валентного состояния плутония и других ионов, от которых он должен быть отделен. Например, для очистки плутония от продуктов деления экстракцией трибутилфосфатом плутоний должен быть окислен до четырехвалентного состояния так, чтобы при этом церий не окислился до Се +, а остался в трехвалентном состоянии. С другой стороны, в экстракционном процессе с применением трибутилфосфата при отделении плутония от урана и продуктов деления плутоний должен быть в трехвалентном состоянии, а уран — в шестивалентном. [c.294]

Очистка от продуктов деления. Из тех высокоактивных продуктов деления, которые присутствуют в облученном топливе после его охлаждения, наиболее трудно отделимы цирконии, ниобий и рутений (в порядке уменьшающейся трудности отделения) [II]. Коэффициенты распределения продуктов деления и эффективность очистки от них урана и плутония регулируются концентрацией нитрат-иона в водной фазе и концентрацией свободного трибутилфосфата в органической фазе. В экстракционной колонне I в значительных концентрациях присутствуют два компонента — уранил нитрат и азотная кислота, — и они определяют концентрации нитрат-иона и свободного трибутилфосфата. По мере экстракции урана и азотной кислоты в органическую фазу концентрация свободного трибутилфосфата уменьшается, так как идут две следующие суммарные реакции [c.330]

Невозмож но дать исчерпывающие характеристики всех имеющихся методов отделения осаждением можно лишь критически описать отдельные операции. Наиболее трудная задача в методах отделения— разделение плутония и урана. Это объясняется, во-первых, тем, что уран является аналогом плутония во всех его валентных состояниях и, во-вторых, тем, что он обычно присутствует в плутониевых растворах в значительных количествах. Поэтому чистота отделения плутония от урана — один из основных показателей оценки рассматриваемого метода отделения. При работе с макроколичествами плутония нео бходимо считаться с реакциями диопропорционирования [485]. Наличие в растворе плутония в различных валентных состояниях значительно усложняет методы отделения. В связи с этим в ряде методов осаждению должно предшествовать приведение плутония к одной валентной форме. Ниже рассмотрены операции осаждения плутония для наиболее часто встречающихся в аналитической практике методов отделения. [c.289]

Для хорошего отделения плутония от урана следует перевести четырехвалентный плутоний в трех- или пятивалентный добавлением или Н2О2, или же ионов железа и затем экстрагировать уран. Нептуний также окисляется до пятивалентного добавлением к водному раствору нитрата аммония, содержащему 0,1 моль в 1 л, ионы Ре и мочевины, а также контактом этого раствора с раствором урана и нептуния в эфире. [c.441]

Железо и уран мешают определению, но так как их содержание вместе с некоторыми другими возможными примесями в анализируемой двуокиси не превышало 0,06%, их отделение не проводилось. При больших количествах возможно отделение этих элементов, но необходим контроль потерь плутония методами а-счета. Определение летучих примесей в анализируемой двуокиси плутония проводили по убыли веса при прокаливании PuOs при 1000—1100° С в течение 3 час. [c.193]

Извлечение плутония из раствордв облученного урана и очистка его представляют сложную задачу, которая обычно решается на основе осадительных, экстракцио-нных или ионообменных методов. В основе очистки осадительными методами лежит способность плутония проявлять различные свойства в зависимости от степени окисления, которую можно, по желанию, изменять на протяжении всего процесса очистки. При отделении плутония от урана используют различия в скорости окислительно-восстановительных реакций этих элементов (так, в шестивалентном состоянии более устойчив уран, а в трех- и четырехвалентном — плутоний). [c.266]

Старик и сотр. [210] применили соосаждение плутония с диацетатом уранила для очистки плутония от естественных а-активных радиоэлементов (Ра, ТЬ, На, Ро), содержащихся в урановой смоляной руде, и показали возможность полного отделения от указанных элементов при 2-кратном осаждении. Выделение проводят из 0,1 N азотнокислого раствора. Вначале в этом растворе окисляют плутоний до шестивалентного состояния броматом калия. При окислении плутония марганец, содержащийся в руде, выпадает в осадок в виде перекиси. Это способствует лучшей очистке плутония от радиоэлементов (особенно от протактиния). После отделения осадка перекиси марганца Ри(У1) осаждают с осадком диацетата уранила, при 90°С двойным объемом 45%-ного раствора ЫаСООСНз из раствора 2 N НЫОз. Плотный кристаллический осадок диацетата уранила отделяют декантированием и после промывания растворяют ъ 2 N НЫОз. Эту операцию повторяют. После растворения осадка производят осаждение из восстановительной среды и тем самым отделяют плутоний от урана. Для более тщательного отделения урана авторы работы [210] после коицентрирова ния плутония (соосаждение с гидроокисью) применяли экстракцию ди-этиловым эфиром. [c.280]

А. А. Чайхорский и сотр. (1954 г.) исследовали соосаждение Pu(IV) на иодате свинца для отделения от урана, железа, хрома и некоторых других элементов. Совместно с плутонием на иодат свинца соосаждается с 20% железа независимо от содержания его в пробе. Уран соосаждается приблизительно на 6% (при содержании его от 0,1 до 200 мг). В фильтрате остается только. Г 0,3% плутония. [c.282]

Эта операция оказалась эффективной и для отделения лантанидов. Торий и уран осаждаются в этих условиях вместе с плутонием. В работе Хилла и Хернимана [443] имеется указание о возможности иопользования пероксидного осаждения плутония из кислых сред для отделения от америция. [c.291]

Осаждение Ри(1У) в виде иодата применяется для отделения от многих элементов, чо главным образом от редкоземельных элементов и и (VI) [368]. Этот метод широко попользуется в аналитической практике благодаря быстроте фильтрования осадка и легкости растворения его. При значительных (> 50 мг) количествах плутония для более полного отделения от примесей осаждение лучше вести из бМ HNOз, при меньших содержаниях плутония для количественного выделения кислотность лучше понижать до 0,5— М HNOз. Отделение от тория, циркония и титана не достигается. Четырехвалентные церий и уран также осаждаются иодатом, но если раствор предварительно обработать перекисью водорода, то оба эти элемента остаются в растворе, поскольку первый из них восстанавливается, а второй ркиоляется. Обработка перекисью также благоприятна и для плутония, так как переводит его в четырехвалентное состояние. Трехвалентные редкоземельные элементы вообще легко отделяются при иодатном осаждении, но если они присутствуют в значительных количествах, требуется повторное осаждение. [c.292]

Полученные П. И. Палеем и И. С. Скляренко (1956 г.) данные по осаждению Ри(1У) из нитратных растворов введением в раствор избытка сульфата натрия и добавлением спирта показали количест1венное осаждение плутония. Проводят осаждение из 1,5 N растворов НЫОз. Для этого добавляют насыщенный раствор сульфата натрия и двойной объем этилового спирта. Уран, присутствующий в равных с плутонием количествах, в основном на этой операции сбрасывается. В случае конечного определения плутония весовым методом необходима доочистка от урана другим методом (иодатное осаждение и т. п.). Все элементы, образующие труднорастворимые сульфаты (Ag, РЬ, Са и др.), этим осаждением не отделяются. Метод дает хорошее отделение от Ре, N1, Сг, Мп и других элементов. [c.293]

Как показал И. В. Моисеев (1953 г.), при осаждении 8-оксихинолината плутония из аммиачной или бикарбонатной среды (pH 4,5—12- в присутствии тартрат-ионов выпадающий осадок имеет строго определенный состав, соответствующий формуле Ри(СдНбЫО)4. Трехвалентный плутоний в этих условиях окисляется до Ри(1У) и также выпадает в осадок. Шестивалентный плутоний выпадает в виде 8-оксихинолината другого состава. При осаждении в указанных условиях плутоний может быть отделен от фосфатов и тартратов. 8-Оксихинолин осаждает большинство элементов, в том числе и уран, поэтому выделение плутония этим реагентом применяется лишь на последних стадиях очистки для получения весовой формы (И. В. Моисеев, [c.299]

Гольдщмидт, Реньо и Прево [65] предложили метод экстрагирования плутония трибутилфосфатом, разбавленным до 40% высококипящими парафиновыми углеводородами. Вначале экстрагируют смесь плутония и урана из 1,7 N азотнокислого раствора. Отношение объемов экстрагента и водного раствора при экстракции поддерживается равным 2,8. После разделения фаз органический раствор промывается 3—4 N НЫОз для более полного отделения от продуктов деления. Органическая фаза содержит весь уран, не менее 99,8% плутония, около 5% р-активных и около 1 % уЗ <тивных продуктов деления. Затем органический экстракт обрабатывают водным раствором восстановителя. При этом плутоний восстанавливается до Ри(П1) и переходит в водную фазу, а уран остается в органической фазе. При малой концентрации плутония (до 1 мкг/мл) в качестве восстановителя применяют 0,3 N раствор гидразина, содержащий 0,2 Л/ НЫОз, при концентрации же плутония выше 2 мкг/мл для восстановления используют 0,3 N раствор гидразина, содержащий 0,0025 моль/л сульфомината железа, при кислотности 0,24 N [c.323]

Для отделения урана от плутония последний окисляют до четырехвалентг ного при помощи 0,02 М раствора KJ. После выдерживания в течение 20 мин. при комнатной температуре плутоний почти полностью переходит в четырехвалентное состояние. Экстракцию Pu(IV) проводят 0,1 М раствором ТТА а бензоле. Уран остается в водной фазе. Из органической фазы плутоний реэкстрагируют 5 М раствором НС1 или же 0,5 М раствором НС1, содержащим 0,2 М солянокислого гидроксиламина. Последнее обеспечивает дополнительную очистку плутония от нептуния и других захваченных примесей, оставшихся а органической фазе. Недостаток этого способа заключается в медленном про-, текании реакции восстановления. [c.335]

Pu(Vi), кривая вымывания которого мало зависит от кислотности элюента. Последним выходит из колонки Pu(IV). Десорбция его происходит тем позже, чем выше концентрация HNO3 в элюенте. Было замечено, что часть Pu(lV), находящаяся в виде полимера, извлекается вместе с трехвалентным плутонием, В той же работе показана возможность отделения плутония от больших количеств урана (U Pu=10 ) при пропускании через колонку смеси 3 М HNO3 и 0,05 М NH2OH. Ри (П1) вымывается сразу же после протекания одного свободного колоночного объема, а уран оказывается в элюате только после протекания шести объемов. [c.377]

Уран в плутонии определяют главным об )азом люминесцентным методом. Известные методы отличаются друг от друга способом отделения плутония и некоторых гасителей. Бьюкенен и сотр. [328] анализировали образцы с содержанием урана 10 — 10- %. Метод предусматривает предварительное отделение U(VI) из восстановленного водного раствора экстракцией 30%-ным раствором ТБФ в бензоле. [c.394]

Определение урана в сплавах с плутонием проводят спектрофотометрически по светопоглощению уранилсульфата в 4 /V Н2504 при 430 ммк [596]. Помехи за счет Ри(П1), Pu(IV) и Ри(У1) вынуждают проводить предварительное разделение этих элементов. Для отделения урана от плутония рекомендуют сор- бировать Pu(IV) в виде нитратного комплекса на сильноосновном анионите. Уран при этом проходит через колонку и может быть определен спектрофотометрически в сульфатном растворе. [c.413]

Дирссен [480] показал, что внутрикомплексная соль урана (IV) с -фенилгидроксамовой кислотой экстрагируется хлороформом. В этом случае уран (IV) может быть отделен от лантана. Торий, а также, по-видимому, другие четырехвалентные элементы, в том числе цирконий, гафний и плутоний, экстрагируются вместе с ураном (IV). [c.311]

Весьма важным практическим приложением кулонометрии при контролируемом потенциале является определение таких компонентов реакторных топлив, как уран [175, 176, 185—192], плутоний [188, 193—202] и нептуний [203—205]. В этом случае большим преимуществом является возможность дистанционного управления аналитической аппаратурой почти на протяжении всего определения, что существенно при работе с радиоактивными образцами. Определение урана [175] в гомогенном ядерном топливе можно проводить восстановлением при потенциале —0,30 в на ртутном катоде в 1 н. HaS04 без предварительного отделения [c.23]

Для количественного разделения плутония (III) и урана (VI) можно применять элюирование 1,5 М HNO3. Плутоний при этом удерживается катионитом более прочно, чем ионы уранила [27]. Изучалось также разделение урана и нептуния [50]. С помощью разбавленной азотной кислоты производилось отделение тория от продуктов его распада [3] заключительная операция состояла в выделении тория из катионита раствором молочной кислоты. В неопубликованной работе Чоппина и Сиккеланда исследовано отделение актиния от радия. После стадии поглощения начинали элюирование 471 HNO3. Когда элюирование радия заканчивалось, концентрацию элюента увеличивали до %М и выделяли актиний в отдельную фракцию. [c.334]

В описанном методе отделение трехвалентных трансурановых элементов основано на том, что шестивалентный плутоний (а также нептуний и уран, в случае их присутствия) не образует нерастворимых фторидов. Однако полное отделение требует проведения многих циклов окисления и осаждения. Более легко можно отделить плутоний, нептуний и уран ионообменным методом [13]. Когда последние находятся в валентных состояниях > -Ь 4, они образуют прочные анионные комплексы в солянокислом растворе концентрации от 6 до 10 г-мол1л и могут быть сорбированы анионообменной смолой в этих условиях трехвалентные актиниды и лантаниды не сорбируются. Четырехвалентное состояние плутония обеспечивается добавлением нитрита аммония до концентрации 0,1 г-ж л/л. [c.402]

Ионообменные методы. Разделение нептуния и плутония может осуществляться хроматографией на анионитах из солянокислых растворов, содержащих нептуний( ) и плутоний(III). Последний не адсорбируется анионитом. Восстановление плутония до Ри достигается добавлением к солянокислому раствору I . Нептуний с колонки вымывается соляной кислотой. Восстановление плутония до Ри иодид-ионом можно проводить непосредственно на хроматографической колонке. Хроматографией на анионитах от нептуния может быть отделен и торий, не адсорбирующийся на анионитах. Уран (IV) адсорбируется из солянокислых растворов менее прочно, чем нептуний (IV), он адсорбируется только из очень концентрированных растворов НС1. Выделение зэ р облученной UO2 может осуществляться после растворения мишени в 8 М HNO3 сорбцией на анионите с последующей десорбцией 0,1 М HNO3. [c.381]

Горючее на основе естественного урана растворяют в HNO3 (см. раздел 9.3). После растворения уран в растворе находится в форме уранилнитрата (уМж2). На первой корректировочной ступени каскада в питающий раствор вводят 0,1 М раствор бихромата натрия для полной гарантии, что плутоний, присутствующий в растворе, переведен в форму PuOg . Концентрация кислоты после растворения должна быть ниже 0,3 М, так как при этом достигается лучшее отделение продуктов деления, в особенности рутения. Более того, еще лучшая очистка может быть достигнута при наличии дефицита кислоты, т. е. в том случае, когда в растворе нет свободной кислоты, а находится гидролизованная форма нитрата алюминия (см. раздел 9.4). [c.237]

На этой стадии редокс-ироцесса плутоний находится в водном растворе, содержащем также азотную кислоту, нитрат алюминия и сульфамат железа. Плутоний должен быть отделен от 3- и -излучателей с коэффи-циенто.м очистки 2000 и от урана с коэффициентом очистки 10 —10 . Поскольку теперь плутоний отделен от урана, работать с ним надо при помощи методов, позволяющих избежать возникновения критических условий (см. раздел 11.5). Водная фаза содержит 0,87 Л4 UO2(N0,3)2 и 0,45 М HNO3. Уран должен быть очищен от р- и Y-излучателей с коэффициентом очистки 1500 и от плутония с коэффициентом очистки 10 —10" . [c.239]

Образовавшийся раствор, содержащий теперь 1,8 М и02(М0з)2, подается во вторую экстракционную колонну, в которой происходит дальнейшее отделение урана и плутония от продуктов деления. Этот раствор вводится в среднюю часть колонны, где он противоточно контактирует с поднимающимся навстречу потоком 30%-иого ТБФ. Органическую фазу, содержащую экстрагированные уран и плутоний, промывают проти-воточно поступающим несколько выше точки питания промывныА водным раствором 2 Л4 ННОз. Промытая органическая фаза содержит 0,35 М иОг(НОз)2, 0,16 М ННОз и плутоний. Она поступает в нижнюю часть разделительной колонны, в которой происходит разделение урана и плутония, основанное, как и в редокс-процессе, на восстановлении плутония (IV) до плутония (III)- [c.243]

Воз мож-но1сть экстракции продукто В деления и плутония из расплавленного ураиового горючего видна из табл. 10.11, в которой приведены коэффициенты распределения для двух перспективных экстрагентов расплавленного серебра и расплавленного магния. Теплота зкстракции плутония магнием составляет около —8,6 ккал/г-атом. Применение в качестве экстрагента омагния осложняется тем, что он кипит около 1120° С и поэтому может существовать в виде жидкости в области температур, при которых уран находится в жидком состоянии (точка плавлепия и равна 1130° С), лишь при давлениях выш е одной атмосферы. Но сравнительно высокая летучесть. магния упрошает его отделение от [c.264]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология