ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Процессы с применением ионного обмена из "Химическая переработка ядерного топлива " Ионообменные процессы по разделению урана, плутония и продуктов деления были описаны Эйкином [86] и Брюсом [87]. Работы были также проведены во Франции и Англии. [c.154] В этом процессе, как описал Эйкин, азотнокислый раствор облученного горючего проходит через анионообменную колонку, где плутоний (IV) адсорбируется в виде книонного нитратного комплекса (ср. раздел 8.4), в то время как большая часть урана и продуктов. деления проходит через колонну вместе с растворами. Последующая промывка азотной кислотой увеличивает очистку от урана и продуктов деления. Плутоний затем вымывается из колонны раствором гидроксиламина, который восстанавливает плутоний до трехвалентного. Элюат концентрируется путем выпаривания. Плутоний снова окисляется до четырехвалентного и раствор снова пропускается через анионообменную колонну. [c.154] Растворы нитрата плутония, полученные после экстракции (раздел 9.4), обычно нуждаются в повторной очистке и концентрировании, которые могут быть достигнуты с помощью ионного обмена. [c.155] 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] Концентрация плутония в регенерате примерно 50 г/л и средний коэффициент очистки от рутения равен 2,4, от циркония. — 37, от редкоземельных осколочных элементов — 6,6 и от большинства продуктов коррозии — около 6. [c.155] Этот процесс был описан Фергюсоном [88]. Сильноосновная анионообменна смола, например типа четвертичных аммониевых оснований на основе полистирола, адсорбирует из 8-м. растворов хлористоводородной кислоты как уран, так и протактиний, в то время как торий остается в растворе. Если смола десорбируется 4-м. хлористоводородной кислотой, то в регенерате сначала появляется протактиний, а за ним уран-233. К сожалению, при этом процессе происходят большие радиационные повреждения из-за протактиния-233 и, вероятно, потребуется выдержка примерно в 100 дней для того, чтобы уменьшить потери емкости смолы до 10% на цикл. [c.156] Применение ионного обмена к обработке горючего водного гомогенного реактора было предложено Фергюсоном [88]. В водном гомогенном реакторе рассматриваемого типа активная зона состоит из раствора 1123 02504 в тяжелой воде, окруженной зоной воспроиз1Водства, которая содержит торий, например взвесь окиси тория в воде. [c.156] НО вытесняются. Предполагается, что с помощью этого процесса можно извлечь 95% редкоземельных металлов, 80% стронция и 30%) цезия. Возможно, что и никель, попавший в раствор в- результате коррозии, также будет удален на 80%. [c.157] Ураниловые соли, образующиеся при обработке ториевой зоны воспроизводства, могут быть или хлориднымн, если используется ионообменный процесс, или нитратными, если используется процесс жидкостной экстракции. Прежде чем вернуть их в активную зону водного реактора, нужно перевести их в сульфат уранила. Это легко сделать с помощью анионного обмена. [c.157] В целом приспособить ионный обмен к процессу непрерывной обработки не очень легко даже при использовании серии колонн процесс имеет периодический характер иогда одни из. них десорбируются, другие в это время насыщаются. [c.158] К достоинствам ионообменных процессов относится простота обработки, относительно небольщие размеры установок и многосторонность другие положительные стороны были описаны в разделе 10.2. [c.158] Имеются также и иедостатни. Иногда наблюдается выделение газа благодаря химической реакции с сильными кислотами или с продуктами коррозии, или непосредственно как результат бомбардировки а-частицами. Это приводит к образованию каналов в слое смолы с уменьщением эффективности колонки. При очистке делящихся материалов условия критичности ставят пределы размерам колонок для смолы и степени концентрации делящегося материала, так как смолы, обладающие высоким содержанием угля и водорода, являются замедлителями нейтронов. [c.158] Хотя современные органические смолы могут быть получены полностью стабильными, тем не менее наступает момент, когда из-за потери в емкости или отравления кремниевыми соединениями и т. д. колонки должны быть перезаряжены. Это приводит к необходимости оперировать с радиоактивными твердыми продуктами обычно смола вымывается водой. [c.158] Вернуться к основной статье