Поведение технеция в присутствии восстановительных и комплексообразующих реагентов применительно к процессу разделения урана и плутония при экстракционной переработке ОЯТ АЭС

• Автор: Мелентьев, Анатолий Борисович
• Шифр специальности: 02.00.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 155 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Переработка ОЯТ на современном этапе развития Пурскс процесса

1.2 Поведение компонентов ОЯТ на операции совместной экстракции урана и плутония И

1.3 Образование осадков и МФО в экстракционном оборудовании

1.4 Восстановительная реэкстракция плутония в присутствии технеции

1.5 Взаимодействие технеция с полиаминокарбоксильными комплексообразователями

1.6 Оптимизация процесса восстановительной реэкстракции плутония

ГЛАВА 2 МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Материалы и реактивы

2.2 Аналитические методики и оборудование
2.3 Определение соотношения окисленных и восстановленных форм технеция в растворе
2.4 Аппарат восстановительной реэкстракции плутония
ГЛАВА 3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОСТАВА ОСАДКОВ И МФО, ОБРАЗУЮЩИХСЯ НА ОПЕРАЦИИ ВОССТАНОВИТЕЛЬНОЙ РЕЭКСТРАКЦИИ ПЛУТОНИЯ НА ЗАВОДЕ РТ1
3.1 Отбор осадков и МФО, образовавшихся на стадии восстановительной реэкстракции плутония
3.2 Анализ химического состава осадков и МФО
3.3 Оценка накопления Тс и РсХ в экстракционном оборудовании
3.4 Бета и гаммаизлучающие нуклиды в составе осадков и МФО
ГЛАВА 4 ИЗУЧЕНИЕ УСЛОВИЙ ОБРАЗОВАНИЯ, ФИЗИКОХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ И РЕАКЦИОННОЙ СПОСОБНОСТИ ОСАДКОВ И МФО
4.1 Синтез модельных технецийсодержащнх осадков
4.2 Процессы, протекающие в маточных растворах при образовании технецийсодержащих осадков
4.3 Граничные условия образования технецийсодержащнх осадков
4.4 Исследование каталитических свойств растворимости модельных и производственных осадков и МФО
4.5 Изучение процесса образования МФО применительно к условиям операции восстановительной реэкстракции плутония
4.6 Изучение структуры технецийсодержащих осадков ГЛАВА 5 ВЛИЯНИЕ РЯДА ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫХ И КОМПЛЕКСООБРАЗУЮЩИХ РЕАГЕНТОВ НА ЭКСТРАКЦИОННОХИМИЧЕСКОЕ ПОВЕДЕНИЕ ТЕХНЕЦИЯ В СИСТЕМЕ ТБФНГЧ
5.1 Характеристики экстракциоипохнмичесого поведения технеция и реакции каталитического окисления гидразина
5.2 Взаимодействие технеция с гидразином в отсутствие комплексонов
5.3 Поведение технеция и ход реакции окисления гидразина в присутствии ДТПА и щавелевой кислоты
5.4 Реагентыингибиторы н реагенты, индифферентные к системе
Тс1Ч2Н1Ч
5.5 Поведение технеция в альтернативных восстановительных системах
ВЫВОДЫ ПРИЛОЖЕНИЕ А ПРИЛОЖЕНИЕ Б ЛИТЕРАТУРА
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Так, в облученном топливе ВВЭР с выгоранием ГВтсутт и на 1 т исходного содержания актинидов образуется кг плутония, 0,7 кг нептуния, 0,5 кг трансплутониевых элементов и кг продуктов деления 1, . Содержаше ряда ПД и актинидов в облученном ядерном топливе в зависимости от выгорания приведено в таблице 1. Таблица 1. Продукты деления 2, в том числе экстрагируемые. Рост выгорания приводит к усложнению химических задач при экстракционном извлечении и разделении компонентов ОЛТ. Так, в процессе переработки ОЯТ существенную роль играет экстракционное взаимодействие Тс с 2г, и, Ри и его окислительновосстановительное взаимодействие с актинидами в низшем состоянии окисления, а также со стабилизатором и восстановителем на стадии разделения урана и плутония. Кроме того, усливается нагрузка на экстракционные циклы ввиду роста поступления таких продуктов деления, как Яи ,. Для понимания проблем, возникающих при переработке ОЯТ с высоким выгоранием необходимо рассмотреть имеющиеся данные о поведении основных компонентов топлива и продуктов деления и распада в экстракционных системах, и роль этих компонентов в отмечаемых сбоях и отклонениях в ходе экстракционных процессов. Технологическая схема экстракционного процесса завода РТ1 см. А по своей структуре является разновидностью классической Пурекс схемы, ей основу составляет первый экстракционный цикл, предусматривающий извлечение и и Ри и их дальнейшее разделение . На операции совместной экстракции осуществляется максимально полное извлечение и и Ри, а также некоторых других компонентов Ыр и Тс из азотнокислых растворов ОЯТ с использованием го раствора ТБФ в качестве разбавителя рис. II. Рис. Более от суммарной бета и гаммаактивности исходного раствора, поступающего с операции растворения ОЯТ, обуславливается присутствием изотопов цезия а также Бг, вклад других изотопов жСе , 1 6Яи , Х5БЬ, 7л ,Еи 2 , . Неэкстрагируемые компоненты основная масса ПД выводятся в воднохвостовой раствор рафинат первого цикла. Общая очистка от ПД при использовании схемы Пурекс составляет для завода РТ1 от до , а фактор разделения урана от плутония более 5 2, . Вместе с тем, некоторые из ПД обладают достаточными коэффициентами распределения Б в ТБФ, и могут переходить в экстракт, оказывая влияние на процесс разделения и и Ри и снижая их очистку. К таким элементам относятся Тс, Ки, 7л. В органических и водных растворах после проведения процесса экстракции также могут обнаруживаться следовые количества таких элементов, как КЬ, Ра, Со, БЬ, Сб, Бг, Се и Ей 1, , . После удаления основной доли бета, гаммаактивных компонентов вклады отдельных нуклидов в суммарную активность экстракта перераспределяются следующим образом сумма изотопов Ся обуславливает , 6Яи , Ы4Се , 4Еи , ъТх 6, 5ЗЬ 4 от общей активности экстракта, соответственно , . Зависимость Э в ТБФ от содержания НМОз для некоторых из перечисленных ПД приведена на рис. НМОз, мольл Элементы 1 Ки, 2 Ей, 3 Сб, 4 Со, 5 БЬ Рис. Причины поступления в экстракционный процесс ряда основных нежелательных компонентов и некоторые особенности их поведения далее будуг рассмотрены более подробно. Технеций играет особую роль в процессах экстракционной переработки ОЯТ, поскольку способен количественно экстрагироваться в ТБФ и оказывать существенное влияние на ход технологических операций. В четырехвалентном состоянии Тс распределяется в ТБФ из растворов НЫОз 3 мольл сО КГ1, что позволяет считать данную валентную форму Тс неэкстрагируемой . ТсУ1 также считаются слабоэкстрагируемыми в ТБФ, однако данных об их экстракционном поведении недостаточно. Экстрагируемой формой Тс является ТсУП . НТсС4, как и другие сильные кислоты, экстрагируется в ТБФ по гидратносольватному механизму 1. Н ТсО. Г пН щТБФ НТсО. ЬОтТБФ 1. Сольватное число для Тс определено равным трем , , по некоторым данным четырем, а гидратное равным двум , . В зависимости от ЬПЧОз экстракционное поведение ТсОТ меняется существенным образом рис. В области высокой кислотности ТсО вытесняется НЖ3 и переходит в водную фазу . Рис. Однако, на совместном экстракционном цикле извлечение Тс обусловлено не экстракцией по сольватному механизму, но, главным образом, соэкстракцией с ураном , плутонием , нептунием . ТсО,.