СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ОРУЖЕЙНОГО ПЛУТОНИЯ Российский патент 1999 года по МПК C22B60/04 C22B9/16 G21F9/28 

Описание патента на изобретение RU2131477C1

Изобретение относится к способам переработки оружейного плутония с целью последующей его утилизации в качестве топлива энергетических реакторов.

Оружейный плутоний, подлежащий переработке, может содержать кроме америция добавку галлия.

Известен способ переработки плутония, включающий его очистку от радиоактивных элементов - осколков деления - методом ликвации [1].

Способ включает переведение плутония в расплав, выдерживание расплава при 600o в атмосфере гелия и фильтрование расплава. Отфильтрованный металл собирался в тигле-приемнике и охлаждался до комнатной температуры. Как показано в работе [1], плутоний может быть очищен этим методом от циркония, ниобия, молибдена и лантана, которые концентрируются в твердых фазах.

Известен способ вакуумного рафинирования плутония путем вакуумного переплава, выбранный за прототип [2].

Способ включает переведение плутония в расплав и выдерживание расплава при высокой температуре в вакууме, при этом происходит испарение примесей из расплавленного плутония.

В литейной практике рафинирование этим способом проводят в вакуумных индукционных печах.

Как показано в работе [2], при вакуумном рафинировании плутония в индукционной печи из плутония полностью испаряются натрий, магний, литий и кальций (за 1 час, со свободной поверхности жидкого плутония 100 см2 при температуре 1000oC), более или менее значительно удаляется марганец, а очистки от других элементов - алюминия, бериллия, бора или кремния - практически не происходит. Известные способы не позволяют обеспечить предъявляемую к топливному материалу степень чистоты.

Задачей изобретения является разработка способа переработки оружейного плутония.

Поставленную задачу решают тем, что в способе переработки оружейного плутония, включающем вакуумный переплав плутония с отгонкой и конденсацией примесей, в процессе переплава поверхность расплава обрабатывают электронным лучом с плотностью тока в луче 2,5 - 10,2 мА/см2 при ускоряющем напряжении 14,8-35,5 кВ, поддерживая температуру в поверхностном слое на глубину проникновения электронов луча в расплав 1300-1700oC.

На чертеже представлено устройство для переработки оружейного плутония.

Способ осуществляют следующим образом.

Оружейный плутоний перерабатывают в герметичной вакуумной камере с соблюдением требований ядерной безопасности.

Устройство для переработки включает электронную пушку 1, тигель 2, установленный на специальном поддоне внутри цилиндрического водоохлаждаемого конденсационного элемента 3, поверхность конденсации которого плакирована алюминиевой или медной фольгой, и зеркало 4 для наблюдения за месторасположением луча 5 электронной пушки на поверхности расплава 6 (см. чертеж).

Тигель с навеской оружейного плутония в виде слитка, стружки, мелких деталей и т.п. устанавливают на поддон внутри конденсационного элемента.

Камеру вакуумируют до остаточного давления в ней 5•10-5 мм рт.ст., в течение процесса остаточное давление поддерживают равным (3-6)•10-5 мм рт. ст.

Расплавляют содержимое тигля.

Обрабатывают поверхность расплава электронным лучом с плотностью тока в луче 2,5-10,2 мА/см2 при ускоряющем напряжении 14,8-35,5 кВ, поддерживая температуру в поверхностном слое на глубину проникновения электронов луча в расплав 1300-1700oC.

Обработкой поверхности расплава электронным лучом в заявляемых условиях обеспечивают отгонку из расплава примесей - америция или америция и галлия (при переработке плутония с добавкой галлия), при этом частично отгоняется также и плутоний.

Испаренные металлы конденсируют на внутренней (плакированной фольгой) поверхности конденсационного элемента.

Процесс обработки ведут в течение времени, необходимого для достижения требуемой степени очистки массы плутония, загруженного в тигель.

По окончании процесса тигель с очищенным плутонием охлаждают, и металл извлекают из тигля; конденсат удаляют с поверхности конденсационного элемента.

Конденсаты направляют на дальнейшую переработку с целью получения дополнительных продуктов - очищенных от плутония америция и галлия.

В табл. 1 представлены условия проведения опытов, а в табл. 2 - полученные результаты.

Переработанный заявляемым способом плутоний по содержанию примесей удовлетворяет требованиям, предъявляемым к конечному продукту переработки оружейного плутония.

Источники информации
1. Муллинс Л., Лири Дж., Джонсон К. Удаление элементов - продуктов деления из плутония методом ликвации. - В кн.: Металлургия и металловедение плутония и его сплавов. -М.: Госатомиздат, 1962, с.94-101.

2. Вейденбаум Б. Способы очистки плутония на операциях превращения нитрата в металлические изделия. - В кн.: Плутоний. -М.: Атомиздат, 1964, с. 134-140 (прототип).

Похожие патенты RU2131477C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ПЛУТОНИЯ 2000
  • Терентьев Г.А.
  • Житков С.А.
  • Кондаков В.М.
  • Росликов Н.В.
  • Стихин В.Ф.
  • Сулима С.Г.
  • Шадрин Г.Г.
RU2171306C1
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ОРУЖЕЙНОГО ПЛУТОНИЯ 1998
  • Шадрин Г.Г.
  • Житков С.А.
  • Стихин В.Ф.
  • Терентьев Г.А.
  • Соломин В.М.
RU2138448C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛА ИЛИ КРЕМНИЯ 2006
  • Кочанов Юрий Анатольевич
  • Кузнецов Михаил Валерьевич
  • Скрипников Владимир Васильевич
  • Угринский Леонид Львович
  • Хандорин Геннадий Петрович
RU2339710C2
СПОСОБ ЭКСПРЕССНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ АМЕРИЦИЯ В ПОРОШКООБРАЗНОЙ СМЕСИ С ПЛУТОНИЕМ 1998
  • Ещенко А.Ф.
RU2142127C1
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ВЫСОКООБОГАЩЕННОГО УРАНА 1998
  • Башлачев В.Н.
  • Деменко А.А.
  • Житков С.А.
  • Стихин В.Ф.
  • Терентьев Г.А.
  • Шадрин Г.Г.
RU2131476C1
СПОСОБ РАФИНИРОВАНИЯ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ ТАНТАЛА 2012
  • Ермаков Александр Владимирович
  • Панфилов Александр Михайлович
  • Игумнов Михаил Степанович
  • Миленина Ирина Михайловна
  • Никифоров Сергей Владимирович
  • Терентьев Егор Виленович
RU2499065C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИОКСИДА УРАНА ИЛИ ОКСИДНОЙ КОМПОЗИЦИИ НА ЕГО ОСНОВЕ 1995
  • Дедов Н.В.
  • Коробцев В.П.
  • Кутявин Э.М.
  • Малый Е.Н.
  • Соловьев А.И.
  • Хандорин Г.П.
RU2093468C1
Способ получения электродов из сплавов на основе алюминида титана 2016
  • Левашов Евгений Александрович
  • Погожев Юрий Сергеевич
  • Сентюрина Жанна Александровна
  • Зайцев Александр Анатольевич
  • Андреев Дмитрий Евгеньевич
  • Юхвид Владимир Исаакович
  • Санин Владимир Николаевич
  • Икорников Денис Михайлович
RU2630157C2
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИМПЛАНТАЦИИ ИОНОВ 1997
  • Муранов Е.Н.
  • Родовиков А.Я.
  • Филин И.А.
RU2118012C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ МЕТАЛЛОТЕРМИЧЕСКОГО ПОЛУЧЕНИЯ РЕДКИХ И РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ МЕТАЛЛОВ, СПЛАВОВ И ЛИГАТУР НА ИХ ОСНОВЕ 1997
  • Буйновский А.С.
  • Софронов В.Л.
  • Штефан Ю.П.
  • Буйновский П.А.
  • Скрипников В.В.
  • Самсонов В.М.
  • Качуровский А.Н.
  • Хлебенков В.В.
  • Громовик О.Н.
  • Евстафьев А.А.
  • Медяник А.В.
RU2113520C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 131 477 C1

Реферат патента 1999 года СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ОРУЖЕЙНОГО ПЛУТОНИЯ

Изобретение относится к способам переработки оружейного плутония, в том числе содержащего добавку галлия. Техническим результатом является его утилизация в качестве топлива энергетических реакторов. Способ включает вакуумный переплав плутония с отгонкой и конденсацией примесей. В процессе переплава поверхность расплава обрабатывают электронным лучом с плотностью тока в луче 2,5 - 10,2 мА/см2 при ускоряющем напряжении 14,8 - 35,5 кВ, поддерживая температуру в поверхностном слое на глубину проникновения электронов луча в расплав 1300 - 1700oC. 1 ил., 2 табл.

Формула изобретения RU 2 131 477 C1

Способ переработки оружейного плутония, включающий вакуумный переплав плутония с отгонкой и конденсацией примесей, отличающийся тем, что в процессе переплава поверхность расплава обрабатывают электронным лучом с плотностью тока в луче 2,5 - 10,2 мА/см2 при ускоряющем напряжении 14,8 - 35,5 кВ, поддерживая температуру в поверхностном слое на глубину проникновения электронов луча в расплав 1300 - 1700oC.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1999 года RU2131477C1

Вейденбаум Б
Способ очистки плутония на операциях превращения нитрата в металлические изделия
В кн
"Плутоний", - М.: Атомиздат, 1964, с.134 - 140
Теория и практика литья радиоактивных металлов и сплавов
- М.: Энергоатомиздат
Механизм для сообщения поршню рабочего цилиндра возвратно-поступательного движения 1918
  • Р.К. Каблиц
SU1989A1
Походная разборная печь для варки пищи и печения хлеба 1920
  • Богач Б.И.
SU11A1
US 4880506, 14.11.89.

RU 2 131 477 C1

Авторы

Богданов О.Э.

Угринский Л.Л.

Хандорин Г.П.

Шадрин Г.Г.

Даты

1999-06-10Публикация

1998-03-16Подача