СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ ЭКСТРАГЕНТА Российский патент 2001 года по МПК G21C19/46 G21F9/04 

Описание патента на изобретение RU2164360C1

Изобретение относится к экстракционной технологии регенерации облученного ядерного топлива, использующей в качестве экстрагента трибутилфосфат (ТБФ) в органическом разбавителе. В процессе работы в экстрагенте накапливается продукт его разложения - дибутилфосфорная кислота (ДБФ), которую необходимо непрерывно удалять.

Известен способ очистки экстрагента от ДБФ, заключающийся в промывке его водным раствором карбоната натрия. При этом благодаря низкому значению коэффициента распределения ДБФ D = Cоргвод (D≈ 5 · 10-4), она практически полностью переходит в водный раствор за один контакт с экстрагентом [1].

Недостатком этого способа регенерации экстрагента является то, что при его использовании образуется большое количество нитрата натрия, что приводит к увеличению объема среднеактивных водных отходов (САО) на 20-30%.

Наиболее близким техническим решением сокращения объема САО (выбранным нами в качестве прототипа) является предложение проводить промывку оборотного экстрагента водными растворами гидразинкарбоната и гидразиноксалата с последующим разрушением их электролизом [2]. Использование этого предложения позволит сократить содержание солей в отработавших растворах, получающихся после регенерации экстрагента, до ~5%(мол.).

Недостатком предложенного способа является низкая эффективность при очистке экстрагента, т.к. коэффициенты распределения дибутилфосфорной кислоты на 2-3 порядка выше, чем для раствора карбоната натрия (5·10-4), что приводит к необходимости увеличения числа ступеней на операции промывки экстрагента до 4, а соотношения объемов фаз n = Vорг : Vвод - до 0,2 [2]. В случае использования карбоната натрия соответствующие значения в 2 раза ниже. Другим недостатком прототипа является необходимость включения в технологическую схему процесса дополнительной операции электрохимического разложения солей гидразина.

Технической задачей изобретения является уменьшение числа ступеней промывки экстрагента и объема промывного раствора при регенерации экстрагента.

Эта задача решается путем использования для регенерации экстрагента трибутилфосфат в разбавителе водных растворов органических оснований, содержащих оксиэтильную группу, например, оксиэтилгидразина (HOCH2CH2N2H3), или этаноламинов (моно - HOCH2CH2NH2, ди - (HOCH2CH2)2NH и три - (HOCH2CH2)3N), а также проведением разложения предложенных реагентов в отработавших промывных растворах упаркой в присутствии азотной кислоты.

Общим признаком всех этих соединений является наличие в их молекулах HOC2H4 - группы. Это, как показали специальные опыты, приводит к существенному снижению коэффициента распределения ДБФ между 30%-ным раствором трибутилфосфата и водными растворами органических оснований. Значения коэффициентов распределения для них близки к величинам для раствора карбоната натрия. Уменьшение значений коэффициента распределения ведет, с одной стороны, к уменьшению объема водного раствора, необходимого для очистки экстрагента, в 2 раза, с другой - к двухкратному сокращению числа ступеней на операции его регенерации.

Для разрушения рекомендуемых реагентов не требуется подвергать их электролизу, т. к. при нагревании с азотной кислотой они практически полностью разлагаются с образованием газов. Это позволяет решить проблему разрушения использованных реагентов - направить отработавший промывной раствор на упарку среднеактивных водных растворов.

Пример осуществления изобретения.

30%-ный раствор ТБФ в додекане, содержащий ~0,005 моль/л дибутилфосфорной кислоты, промывали при соотношении объемов n = Vорг:Vвод = 10 водными растворами различных органических оснований. Концентрация последних составляла 0,12-0,14 моль/л, причем во всех опытах молярное соотношение реагента к НДБФ составляло 2,5. Анализировали содержание ДБФ в равновесной органической и водной фазах и рассчитывали значение D= Cорг/Cвод. Результаты опытов приведены в таблице 1.

Из приведенных данных видно, что коэффициенты распределения ДБФ в случае этаноламинов и оксиэтилгидразина на 1-2 порядка ниже, чем для солей гидразина и бутиламина. Из этого следует, что их эффективность при очистке экстрагента от ДБФ намного выше, чем у прототипа и у других оснований, не содержащих осиэтильную группу.

В колбу с концентрированной азотной кислотой добавляли водный раствор органического основания после промывки экстрагента, концентрация азотной кислоты при этом составляла 11,8 моль/л. Содержимое колбы нагревали на водяной бане, причем проходила бурная реакция окисления с выделением NO, NO2, N2, CO, CO2. После прекращения газовыделения в водном растворе определяли содержание нитрата аммония. Результаты анализа: моноэтаноламин - 6,1%, диэтаноламин - < 3%, триэтаноламин - 4,6%, оксиэтилгидразин - 4% (мол.) от содержания азота в исходном растворе органических оснований.

В ходе электролитического разложения гидразинкарбоната и гидразиноксалата также образуется несколько процентов иона аммония. Из этого следует, что электрохимическое разложение рекомендуемых органических оснований не имеет преимуществ перед их окислением азотной кислотой.

Из приведенного примера осуществления изобретения следует, что способ регенерации оборотного экстрагента путем промывки водными растворами этаноламинов или оксиэтилгидразина имеет новый технический результат, состоящий в том, что коэффициенты распределения ДБФ для них на 1-2 порядка ниже, чем для оксалата и карбоната гидразина, что приводит к уменьшению расхода промывных растворов примерно в 2 раза и к двукратному сокращению числа ступеней на операции промывки.

Окисление предлагаемых реагентов азотной кислотой, сопровождающееся образованием небольшого количества NH4-иона, позволяет исключить операцию электролиза отработавшего промывного раствора, необходимую для разрушения карбоната и оксалата гидразина.

Источники информации
1. С. Столер, Р.Ричардс "Переработка ядерного горючего" Атомиздат, М., 1964, с.184.

2. M.Ozawa, S.Nemoto, J.Ueda Recod-91, v.2, p.729, 1991 - прототип.

Похожие патенты RU2164360C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ СТРОНЦИЯ ИЗ АЗОТНО-КИСЛЫХ РАСТВОРОВ 1997
  • Мухин И.В.
  • Шестериков В.Н.
  • Смелов В.С.
RU2130427C1
СПОСОБ ЭКСТРАКЦИОННОГО РАЗДЕЛЕНИЯ И КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ ЦИРКОНИЯ И ГАФНИЯ 2000
  • Волк В.И.
  • Веселов С.Н.
  • Солонин М.И.
  • Жирнов Ю.П.
  • Бутя Е.Л.
  • Волков И.В.
  • Копарулин И.Г.
  • Котрехов В.А.
  • Лосицкий А.Ф.
  • Черемных Г.С.
  • Штуца М.Г.
RU2190677C2
СПОСОБ СОВМЕСТНОГО СЕЛЕКТИВНОГО ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПЛУТОНИЯ (IV) И НЕПТУНИЯ (VI) ДЛЯ ОТДЕЛЕНИЯ ИХ ОТ УРАНА (VI) 1998
  • Баранов С.М.
  • Колтунов В.С.
  • Межов Э.А.
  • Пастущак В.Г.
RU2155711C1
СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ ПАЛЛАДИЯ ИЗ АЗОТНОКИСЛЫХ РАСТВОРОВ (ВАРИАНТЫ) 2001
  • Ренард Э.В.
  • Марченко В.И.
  • Двоеглазов К.Н.
RU2195518C1
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ОСКОЛОЧНОГО РОДИЯ ИЗ АЗОТНОКИСЛЫХ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ 1995
  • Ренард Э.В.
  • Колтунов В.С.
  • Хаперская А.В.
RU2077600C1
Установка для регенерации радиационно-деградированных экстракционных смесей 2022
  • Скворцов Иван Владимирович
  • Белова Елена Вячеславовна
  • Серенко Юлия Владимировна
RU2781913C1
СПОСОБ ВНУТРИЦИКЛОВОЙ РЕГЕНЕРАЦИИ ОБОРОТНОГО ЭКСТРАГЕНТА 2009
  • Волк Владимир Иванович
  • Веселов Сергей Николаевич
  • Жеребцов Александр Анатольевич
  • Ревенко Юрий Александрович
  • Кривицкий Юрий Григорьевич
  • Кудинов Константин Григорьевич
RU2397002C1
СПОСОБ УДАЛЕНИЯ РАДИОАКТИВНЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ 1997
  • Рыбаков К.А.
RU2137232C1
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ АЗОТНОКИСЛОГО РАСТВОРА РЕГЕНЕРИРОВАННОГО УРАНА С ОЧИСТКОЙ ОТ ТЕХНЕЦИЯ 2011
  • Волк Владимир Иванович
  • Алексеенко Владимир Николаевич
  • Двоеглазов Константин Николаевич
  • Алексеенко Сергей Николаевич
  • Подрезова Любовь Николаевна
  • Кривицкий Юрий Григорьевич
  • Дьяченко Антон Сергеевич
RU2490210C1
СПОСОБ СПЕКТРАЛЬНО-ЭМИССИОННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЙ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПРИМЕСЕЙ В ОРГАНИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЯХ 2000
  • Кучумов В.А.
  • Друженков В.В.
  • Межов Э.А.
RU2186368C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 164 360 C1

Реферат патента 2001 года СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ ЭКСТРАГЕНТА

Изобретение относится к экстракционной технологии переработки облученного ядерного топлива с использованием в качестве разбавителя трибутилфосфата в разбавителе. Сущность изобретения состоит в том, что в способе регенерации экстрагента трибутилфосфат в разбавителе путем промывки водными растворами органических оснований с последующим разложением отработавших промывных растворов промывку экстрагента проводят водными растворами органических оснований, содержащих оксиэтильные группы. Затем производят разложение реагентов в отработавших промывных растворах упаркой в присутствии азотной кислоты. При этом в качестве органических оснований используют оксиэтилгидразин или этаноламины. Технический результат изобретения заключается в уменьшении в 2 раза концентрации реагентов и объема промывного раствора, поступающего на промывку экстрагента, и сокращении в 2 раза числа ступеней, необходимых для полной очистки экстрагента от дибутилфосфорной кислоты. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Формула изобретения RU 2 164 360 C1

1. Способ регенерации экстрагента трибутилфосфат в разбавителе путем промывки водными растворами органических оснований с последующим разложением отработавших промывных растворов, отличающийся тем, что промывку экстрагента проводят водными растворами органических оснований, содержащих оксиэтильные группы, после чего производят разложение этих реагентов в отработавших промывных растворах упаркой в присутствии азотной кислоты. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве органических оснований используют оксиэтилгидразин или этаноламины.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2001 года RU2164360C1

Огнетушитель 0
  • Александров И.Я.
SU91A1
Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов 1917
  • Гордон И.Д.
SU2A1
RU 97108734 A1, 10.05.1999
СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ ТРИБУТИЛФОСФАТА 1996
  • Флейтлих И.Ю.
  • Зубарева А.П.
  • Торгов В.Г.
  • Плотникова Г.И.
  • Пашков Г.Л.
  • Никифорова Л.К.
RU2117010C1
СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ ЭКСТРАГЕНТА 1992
  • Зильберман Б.Я.
  • Макарычев-Михайлов М.Н.
  • Сапрыкин В.Ф.
  • Сакулин С.В.
RU2012078C1
Цифровой измеритель крутящего момента 1981
  • Деркач Геннадий Григорьевич
  • Хургин Моисей Израилевич
SU1000798A1
Устройство для ориентации деталей 1987
  • Кривцов Борис Васильевич
  • Удовенко Александр Александрович
SU1465241A1
ШТАММ МИКРОМИЦЕТА Trichoderma hamatum, ОБЛАДАЮЩИЙ АНТИБАКТЕРИАЛЬНОЙ АКТИВНОСТЬЮ В ОТНОШЕНИИ ВОЗБУДИТЕЛЯ СИБИРСКОЙ ЯЗВЫ Bacillus anthracis 2014
  • Лиховидов Владимир Емельянович
  • Маринин Леонид Иванович
  • Юскевич Виктория Викторовна
  • Володина Лариса Александровна
  • Шишкова Нина Александровна
  • Храмов Михаил Владимирович
  • Быстрова Елена Владимировна
  • Новикова Наталья Михайловна
RU2558293C1

RU 2 164 360 C1

Авторы

Иложев А.П.

Баранов С.М.

Евсеева Т.И.

Кипяткова Е.А.

Колтунов В.С.

Даты

2001-03-20Публикация

1999-07-13Подача