СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО СПЛАВА ПЛУТОНИЯ В СМЕШАННОЕ ОКСИДНОЕ УРАН-ПЛУТОНИЕВОЕ ТОПЛИВО Российский патент 2002 года по МПК G21C3/58 G21F9/28 

Описание патента на изобретение RU2183867C2

Изобретение относится к области атомной энергетики и может быть использовано при конверсии оружейного плутония в МОКС - топливо.

Известен способ переработки металлического сплава плутония в смешанное оксидное уран-плутониевое (МОКС)-топливо /Porodnov P. Т., Qsipenko A.G., Skiba O. V. et al. A pyrochemical procedure for the conversion of military origin metallic plutonium into MOX fuel. // Proceeding of international conference on evaluation of emerging nuclear fuel cycle systems. Global 95, September 11-14, 1995, Versailles, France, p. 1346-1351/, включающий операции растворения компонентов сплава в расплаве смеси хлоридов щелочных металлов и уранила при барботаже расплава хлором; осаждения смешанных оксидов электролизом расплава и отделения солей от гранулята смешанных оксидов урана и плутония.

Недостатком этого способа является то, что при его осуществлении скорость растворения сплава очень низка, что приводит к усиленному износу оборудования.

Задачей настоящего изобретения является увеличение скорости растворения сплава.

Она достигается тем, что по способу переработки металлического сплава плутония в МОКС топливо, включающему растворение компонентов топлива, осаждение электролизом и отделение солей от гранулята, растворение ведут при перемешивании расплава со скоростью от 0,8 до 10 см/с. При этом скорость растворения сплава увеличивается.

При растворении сплава в расплаве смеси хлоридов щелочных металлов и уранила при барботаже расплава хлором происходят следующие реакции:
3UO2Cl2+2Pu(тв.)=3UO2(тв.)+2PuCl3 (1)
UO2(тв.)+2Cl2(газ)=UO2Cl2 (2)
UO2Cl2+2С(конструкционный)+Cl2(газ)=UCl4+2CO2(газ) (3)
Pu3++Cl2(газ)=PuCl4 (4)
3PuCl4+Ga(тв.)=3PuCl3+GaCl3 (5)
В результате реакции (1) сплав покрывается слоем диоксида урана и дальнейшая скорость растворения сплава определяется скоростью реакций (2) и (3), причем диоксид урана представляет собой компактный осадок.

При перемешивании расплава осадок диоксида урана удаляется в объем расплава в виде порошка с большой величиной площади поверхности и поверхность сплава не пассивируется. Таким образом, одновременно идут реакции (1) - (5), что увеличивает скорость растворения сплава.

При этом перемешивание необходимо вести со скоростью от 0,8 до 10 см/с. Это связано с тем, что при перемешивании расплава со скоростью до 0,8 см/с поверхность сплава зарастает осадком диоксида урана и скорость растворения сплава снижается. При скорости перемешивания более 10 см/с часть поверхности сплава оказывается не покрытой расплавом, что приводит к возгоранию сплава при непосредственном контакте с газообразным хлором и выбросу хлоридов плутония в ловушку возгонов. При этом возрастают потери плутония.

Таким образом, для увеличения скорости растворения сплава проводят перемешивание расплава со скоростью от 0,8 до 10 см/с.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Провели 5 экспериментов по переработке плутоний-галлиевого сплава. Использовали хлоратор - электолизер /Skiba O.V., Savochkin. Yu, P., Porodnov P. T. et al. Technology of pyrochemical reprocessing and production of nuclear fuel// Proceedings of international conference on future nuclear systems: emerging fuel cycles and waste disposal options. Global 93, September 12-17, 1993, Seattle, USA, p.1344-1350/ с устройствами для подачи хлора, перемешивания расплава-загрузки сплава, электроосаждения, измерения температуры, потенциала катода, конденсации летучих хлоридов, отбора проб расплава. Масса загрузки солей в пирографитовый тигель составляла 90 кг. Плутониевый сплав (5,4 кг) загружали в хлоратор - электролизер после плавления солей и достижения рабочей температуры 720oC. Начальная концентрация урана в расплаве составляла 20%. Растворение сплава проводили барботажем хлора через расплав и с/без перемешивания расплава в устройстве перемешивания расплава-загрузки сплава. Солевые пробы передавали на радиометрический анализ по Pu.

Параметры и результаты даны в таблице. Результаты, приведенные в таблице, показывают, что увеличение скорости растворения сплава происходит при использовании изобретения.

Похожие патенты RU2183867C2

название год авторы номер документа
СПОСОБ КОНВЕРСИИ ПЛУТОНИЙ-ГАЛЛИЕВОГО СПЛАВА В ДИОКСИД ПЛУТОНИЯ 2000
  • Бабиков Л.Г.
  • Бычков А.В.
  • Вавилов С.К.
  • Коновалов В.И.
  • Осипенко А.Г.
  • Породнов П.Т.
  • Савочкин Ю.П.
  • Скиба О.В.
RU2179530C2
СПОСОБ И АППАРАТ ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО ПРОИЗВОДСТВА ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО ДИОКСИДА УРАНА 2001
  • Бабиков Л.Г.
  • Чернаков А.Е.
  • Скиба О.В.
  • Бычков А.В.
RU2211884C1
Аппарат для непрерывного "сухого" хлорирования диоксида плутония 2002
  • Бабиков Л.Г.
  • Скиба О.В.
  • Бычков А.В.
RU2217822C1
СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ МО-99 ИЗ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ТОПЛИВА НА ОСНОВЕ УРАНА 1999
  • Скиба О.В.
  • Кормилицын М.В.
  • Попков Г.П.
  • Бычков А.В.
  • Маслаков Г.И.
  • Вавилов С.К.
  • Кирюхин С.Н.
RU2154318C1
СПОСОБ И АППАРАТ ДЛЯ ОБЪЕМНОЙ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ ДИОКСИДА ПЛУТОНИЯ 2003
  • Бабиков Л.Г.
  • Скиба О.В.
  • Бобров Д.А.
  • Бычков А.В.
RU2257625C2
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ПЛУТОНИЙСОДЕРЖАЩИХ СОРБЕНТОВ ФТОРИДОВ ЩЕЛОЧНЫХ МЕТАЛЛОВ 2005
  • Соколовский Юрий Сергеевич
RU2293382C1
СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ МО-99 ИЗ ОКСИДНОГО УРАНОВОГО ТОПЛИВА 1999
  • Скиба О.В.
  • Бычков А.В.
  • Кормилицын М.В.
  • Вавилов С.К.
  • Коновалов В.И.
  • Попков Г.П.
  • Бабиков Л.Г.
  • Колесников В.П.
RU2153721C1
СПОСОБ СОВМЕСТНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАССОВОГО СОДЕРЖАНИЯ УРАНА И ПЛУТОНИЯ В РАСТВОРАХ КУЛОНОМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ ПРИ ПОСТОЯННОЙ СИЛЕ ТОКА 2017
  • Момотов Владимир Николаевич
  • Ерин Евгений Александрович
  • Волков Алексей Юрьевич
RU2653090C1
СПОСОБ РАСТВОРЕНИЯ НЕКОНДИЦИОННОЙ ТАБЛЕТИРОВАННОЙ ПРОДУКЦИИ ПРОИЗВОДСТВА МОКС-ТОПЛИВА 2019
  • Меркулов Игорь Александрович
  • Обедин Андрей Викторович
  • Алексеенко Владимир Николаевич
  • Жабин Андрей Юрьевич
  • Поляков Игорь Евгеньевич
  • Дьяченко Антон Сергеевич
  • Коробейников Артем Игоревич
  • Аксютин Павел Викторович
RU2704310C1
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВСКРЫТИЯ ОБОЛОЧКИ ТВЭЛОВ ИЗ НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ 1997
  • Маслаков Г.И.
  • Парамонов М.Б.
  • Пахомов В.В.
  • Вавилов С.К.
RU2122752C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 183 867 C2

Реферат патента 2002 года СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО СПЛАВА ПЛУТОНИЯ В СМЕШАННОЕ ОКСИДНОЕ УРАН-ПЛУТОНИЕВОЕ ТОПЛИВО

Изобретение относится к области атомной энергетики и может быть использовано при конверсии оружейного плутония. Сущность изобретения: для переработки металлического сплава плутония в смешанное оксидное уран-плутониевое топливо растворяют компоненты сплава в расплаве смеси хлоридов щелочных металлов и уранила при барботаже расплава хлором и перемешивании расплава со скоростью 0,8-10 см/с, осаждают смешанные оксиды методом электролиза расплава и отделяют соли от гранулята смешанных оксидов урана и плутония. Преимуществом заявленного изобретения является увеличение скорости растворения сплава. 1 табл.

Формула изобретения RU 2 183 867 C2

Способ переработки металлического сплава плутония в смешанное оксидное уран-плутониевое топливо, включающий операции растворения компонентов сплава в расплаве смеси хлоридов щелочных металлов и уранила при барботаже расплава хлором, осаждения смешанных оксидов электролизом расплава и отделения солей от гранулята смешанных оксидов урана и плутония, отличающийся тем, что растворение ведут при перемешивании расплава со скоростью 0,8 - 10 см/с.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2002 года RU2183867C2

RORODNOV P.T
etc
A pycochemical procedure for the conversion of military metallic plutonium into MOX fuel
Proceedings of international conference on evaluation of emerging nuclear fuel cycle systemc
Прибор для очистки паром от сажи дымогарных трубок в паровозных котлах 1913
  • Евстафьев Ф.Ф.
SU95A1
Versailles, France, September 11-14, 1995, р.1346-1351
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ОРУЖЕЙНОГО ПЛУТОНИЯ 1998
  • Богданов О.Э.
  • Угринский Л.Л.
  • Хандорин Г.П.
  • Шадрин Г.Г.
RU2131477C1
СПОСОБ ПИРОХИМИЧЕСКОЙ РЕГЕНЕРАЦИИ ЯДЕРНОГО ТОПЛИВА 1994
  • Дубровин О.Н.
  • Орлов В.В.
  • Рогозкин Б.Д.
  • Сила-Новицкий А.Г.
  • Шентяков В.В.
  • Филин А.И.
RU2079909C1
Масса для изготовления абразивного инструмента 1986
  • Львов Владимир Николаевич
  • Бейлина Людмила Васильевна
  • Сафронов Владимир Гаврилович
  • Кошелев Александр Григорьевич
  • Манжар Василий Алексеевич
SU1349982A1
US 5932930 A, 03.08.1999
DE 3837572 A1, 18.05.1989.

RU 2 183 867 C2

Авторы

Бабиков Л.Г.

Бобров Д.А.

Бычков А.В.

Вавилов С.К.

Мишенев В.Б.

Овсянников Ю.Ф.

Осипенко А.Г.

Попков Г.П.

Породнов П.Т.

Савочкин Ю.П.

Скиба О.В.

Шишалов О.В.

Даты

2002-06-20Публикация

2000-08-09Подача