Способ переработки облученных твэлов

(5 ЕНТН ГОСУДАРСТВЕННОЕ ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) РЕТ АТЕНТ(54) СПОСОБ ПНЫХ ТВЭЛОВ(57) Сущность изоСИЛЬНОКИСЛОГО Ирастворов на допоную операцию стдится в низкоактазотной кислотымоль/ль. 1 ил., 4 т УЧЕНЕРЕРАБОТКИ бретения: за слабокислоголнительную абильный ци ивныи пОтОк в зоне экстра абл. счет вывода промывных кстракционконий вывоСодержание кта более 7,4 ие "Маяк" Д.Мельниедоров и ие "Маяк" Шевченко лучен ного томиздат,Е,И., Коная перера(56) Громов Б,В., Савельева В.И.,В.В, Химическая технология обядерного топлива. - М,: Энерго1983;Землянухин В,И., Ильяненкодратьев А,Н. и др. Радиохимическботка ядерного топлива АЭЭнергоатомиздат, 1983,Изобретение относится к области регенерации облученного ядерного горючего (ОЯГ), в частности к экстракционным процессам переработки облученных твэлов АЭС,Цель изобретения - локализация трития в значительно меньшем (в 1,6 - 2,0 раза) объеме высокоактивного рафината, а также упрощение его дальнейшей переработки за счет вывода из него макроколичеств стабильного циркония. Отсутствие циркония в высокоактивных рафинатах позволит в 5-10 раз (по сравнению с существующим выпарным процессом) увеличить степень их упаривания без риска выпадения осадков.Поставленная цель достигается тем, что экстракцию актинидов из растворов облученных твэлов ВВЭР проводят при содержании азотной кислоты в экстракционной С 19/42, С 01 В 4/00, 5/О зоне более 4,7 моль/л, а промывные растворы без объединения с высокоактивными рафинатами выводят на дополнительну(о экстракционную операцию, При этом весь тритий оказывается локализационным в ограниченном объеме, равном объему исходного раствора, а более 900 стабильного циркония выводится в низкоактивный раствор, позволяя подвергать высокоактивный рафинат упарке более чем в 100 раз без риска выпадения осадков.Укаэанное содержание азотной кислоты в зоне экстракции более 4,7 моль/л в совокупности с выводом сильнокислого и слабокислого промывных растворов в отдельный поток обеспечивает согласно способу вывод циркония более чем на 90; в низкоактивный раствор, сокращение объема высокоактивного тритийсодержащегорафината в 1,6-2,0 раза и тем самым достижения цели изобретения,Способ переработки облученных твэлов ВВЭР поясняется с помощью технологической схемы, представленной на чертеже.Экстракция актинидов и промывка экстракта осуществляется в экстракционном аппарате 1, состоящем из шестнадцати экстракционных ступеней, Операция экстракции проводится на десяти ступенях, Экстрагент 2 300 ь-ный раствор ТБФ в углеводородном разбивателе) подается в первую ступень, исходный водный раствор 3 облучен н ых твэлов В В Э Р - в десятую. В тринадцатую ступень поступает сильнокислый промывной раствор 4, а в шестнадцатую - слабокислый 5. Из первой ступени аппарата 1 выходит высокоактивный рафи-. нат 6, из одиннадцатой и четырнадцатой ступеней - сильно и слабокислый промывные растворы 7, 8, а из шестнадцатой промытый экстракт актинидов 9, Промывные растворы 7, 8 направляются на дополнительную операцию экстракции, осуществляемую в экстракционном аппарате 10, состоящем из девяти экстракционных ступеней, Объединенные промывные растворы 11 поступают в седьмую ступень экстракционного аппарата 10. В первую ступень этого же аппарата подается экстрагент 12, в шестую - концентрированная азотная кислота 13, в девятую - слабокислый промывной раствор 14, Из первой ступени аппарата 10 выходит низкоактивный рафинат 15, а из девятой - экстракт 16, который объединяется с экстрактом 9. выходящим из аппарата 1,.Технологический процесс осуществляется следующим образом, Соотношение потоков экстрагент: исходный раствор поддерживается на уровне более 2,5, что обеспечивает содержаниеазотной кислоты в экстракционной зоне аппарата 1 более 4,7 моль/л. При такой кислотности происходит эффективная экстракция циркония вместе с актинидами в органическую фазу. В высоко- активный рафинат 6 попадает 3 - 70/ циркония от его содержания в исходном растворе 3.При отмывке экстракта сильно- и слабо- кислыми растворами 7 и 8 цирконий вымывается из органической фазы и с потоком 11 поступает на дополнительный аппарат 10. где осуществляется зкстракция и промывка той части актинидов, которые поступили с промывными растворами 7 и 8, Кислотный режим, поддерживаемый в аппарате 10 ( 3 моль/л азотной кислоты в зоне экстракции), позволяет сбросить весь цирконий в низко- активный рафинат 15, П р и м е р 1. Исходный раствор, имитирующий по составу раствор после растворения твэлов ВВЭР, подавали в десятую ступень экстракционного аппарата 1, Экстракты промывали на 3 ступенях сильнокислой и 3 ступенях слабокислой промывки растворами азотной кислоты. Промывные растворы после промывки экстракта 7, 8 направляли в аппарат дополнительной экстракции 10, Параллельно проводили опыт по технологической схеме в прототи, Исходные условия для обеих схемы были одинаковые, Составы и расходы технологических продуктов представлены в табл.1, При этом 5 10 15 содержание азотной кислоты в ступенях 3-8 аппарата 1 в способе-прототипе составило 3,90 - 3,94 моль/л, в то время как в техническом решении содержание азотной кислоты составило 4.76 - 4,84 моль/л, т.е. такое, кото 20 рое обеспечивает повышенную экстракциюциркония. Верхний предел кислотности 19 моль-л - максимально возможная концентрация азотной кислоты при таком содержании урана.Сброс циркония в рафинат в пределах 3-7 от поступившего на операцию экстракции с исходным раствором не оказывает существенного влияния на кратность последующего упаривания высокоактивного раП р и м е р 2, Экстракция циркония всхеме с отрывом промывной зоны сущест венно зависит от концентрации азотнойкислоты в экстракционной зоне.В табл,2 приведены данные по выходуциркония в высокоактивный рафинат 6 и промывной сильнокислый раствор 7 в зави- ЗО симости от концентрации азотной кислотыв экстракционной зоне.Различное содержание азотной кислоты при одинаковом ее содержании в исходном растворе (3 моль/л) и промывных 35 растворах (4 моль/л и 0,5 моль/л) в данномслучае обеспечивалось изменением соотношения потоков органической и водной фаз (снижение расхода экстрагента), Насыще- .ние органической фазы ураном на выходе из 40 аппарата во всех случаях поддерживалосьна уровне 94 - 96 г/л, Снижение кислотности в экстракционной зоне приводит к увеличению выхода циркония в высокоактивный рафинат 6. Увеличение кислотности в 45 экстракционной зоне от 4,7 моль/л, вплотьдо 19 моль/л., обеспечивает вывод циркония более чем на 90% в сильнокислую промывку 7 и на 3 - 7, в высокоактивный рафинат 6 (табл.З), В способе-прототипе 1000/, цирко ния выводится в высокоактивный рафинат 6,ьодь 52 Таблица 1 Расход про"дуктаотносительныеединицы Способ Состав продукта Продукт О - 270 г/л;ННОЭ - 3 моль/л;Ег - 1 г/л; Тс " 100 мг/л и другие примеси30 ТБФ в углеводородном разбавителе Й 0 моль/л 1,о Прототип Исходный раствор з,о Экстрагент о,З-о,5 Сильнокислыйпромывнойраствор,о,э-о,5 0,5 моль/л Слабокислыйпромывнойраствор Предлокенный аппаРат 1; Исходный раствор 1,о О " 270 г/л;НПОЭ - 3 моль/л;Ег " 1 г/л;Тс - 100 мг/л Е,б ЗОФ ТБФ в углеводород"юм разбавителе Экстрагент Й 0 моль/л о,З-а,5 Сильнокислыйпромывной раствор Слабокислыйпромывнойраствор 0,3-0,5 0,5 моль/л 0,0 303 ТБФ в углеводородном разбавителе аппарат 1 О Экстрагент о,оба,0,5 моль/л12 моль/л Промывнойраствор фината, который при таком содержании циркония может быть упарен более чем в 100 раз. Содержание циркония в высокоактивном рафинате свыше 3-7 о значительно снижает кратность упаривания рафината, 5 поскольку приводит к выпадению осадков на основе циркония,П р и м е р 3. Экстракция циркония в условиях дополнительного аппарата 10 так же в значительной степени зависит от кислотного режима. Предложенная структура дополнительных ступеней с промывкой экстракта 0,5 моль/л азотной кислоты 14 и подкислением в зоне экстракции 13, с 15 кислотностью выходящего рафината порядка 3 моль/л позволяет сбросить практически весь цирконий в слабоактивный рафинат 15, В табл.4 приведены балансыраспределения циркония для способа-про тотипа и для предложенного способа. Формула изобретения Способ переработки облученных твэлов, включающий последовательно экстракцию актинидов раствором трибутилфосфата в углеводородном раэбавителе, двухэональную сильно- и слабокислую промывки экстракта, реэкстракцию актинидов, о т л и ч а ю щ и й-с я тем, что, с целью сокращения объема высокоактивного тритийсодержащего рафината и упрощения процесса дальнейшей переработки высокоактивного рафината за счет увеличения кратности его упаривания вследствие вывода стабильного циркония в низкоактивный раствор, экстракцию проводят при содержании азотной кислоты в зоне экстракции более 4,7 моль/л, а двухзональную сильно- и слабокислую промывки выводят отдельными потоками на дополни-тельную экстракционную операцию для вывода стабильного циркония в низкоактивный поток.1804652 оставитель А,Машкинехред М.Моргентал Корректор И,Шулла дакто лио венно"издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарин иэ Закаэ 1079 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035. Москва, Ж, Раушская наб., 4/5