СПОСОБ ОЧИСТКИ ПЛУТОНИЯ ОТ УРАНА Российский патент 2007 года по МПК C01G56/00 C22B60/04 

Изобретение относится к области химической технологии и может быть использовано при получении плутония высокой степени чистоты.

Растворы плутония содержат примеси, в частности уран, и не могут использоваться по назначению без предварительной очистки.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому по совокупности существенных признаков является способ очистки плутония от урана, включающий извлечение плутония и урана в раствор трибутилфосфата (ТБФ) в инертном разбавителе, промывку экстракта растворами азотной кислоты, реэкстракцию плутония в растворе азотной кислоты с молярной концентрацией 0,20 моль/дм³. (Патент US 4983300. кл. C01G 56/00, С22В 60/04, опубликован 08.01.1991).

Недостатками этого способа являются невысокая степень очистки плутония от урана, большой объем реэкстракта.

Технической задачей изобретения является повышение степени очистки плутония от урана, уменьшение объема реэкстракта.

Решение поставленной задачи достигается тем, что реэкстракцию плутония проводят в степени окисления +3 раствором β-оксиэтилгидразина (ОЭГ) с молярной концентрацией от 0,8 до 1,0 моль/дм³ в растворе азотной кислоты с молярной концентрацией 0,20 моль/дм³ при температуре от 40°С до 60°С и соотношении потоков (n) органической и водной фаз от 1,8 до 2,2.

Новизной заявляемого способа является использование раствора ОЭГ на операции реэкстракции плутония.

Предлагаемый способ осуществляют на экстракционной установке, принципиальная схема которой приведена чертеже, следующим образом.

Из исходного раствора проводят извлечение плутония и урана в раствор ТБФ в разбавителе на 12 ступенях экстракционного аппарата. Экстракт плутония промывают на трех ступенях раствором азотной кислоты с молярной концентрацией 6,0 моль/дм³, затем на трех ступенях раствором азотной кислоты с молярной концентрацией 0,5 моль/дм³. Расход промывных растворов меньше расхода экстрагента в десять раз.

Экстракт плутония из 18 ступени головного аппарата направляют в первую ступень аппарата реэкстракции. В 15 ступень аппарата дозируют реэкстрагент. Реэкстракцию плутония проводят при температуре от 40°С до 60°С и значении n от 1,8 до 2,2.

Экстрагент после реэкстракции плутония промывают раствором карбоната натрия при значении n, равном 10 на трех ступенях.

В таблице 1 приведено распределение плутония и урана по технологическим продуктам экстракционной установки при извлечении плутония в раствор ТБФ с объемной долей 30% в гексахлорбутадиене из раствора состава: плутоний - 34 г/дм³, уран - 0,5 г/дм³, азотная кислота 5,2 моль/дм³ и проведении реэкстрации плутония по заявляемому способу и способу, принятому за прототип.

Таблица 1 - Распределение плутония и урана по технологическим продуктам экстракционной установкиСпособ реэкстракции плутония
Состав реэкстрагентаСоотношение потоков фазОтносительный объем реэкстрактаМассовая концентрация плутония (г/дм³), урана (г/дм³) и молярная концентрация азотной кислоты (моль/дм³) в продуктахКоэффициент очистки плутония от уранаЭкстрактРеэкстракт плутонияОрганический раствор после реэкстракции плутонияКарбонатный растворПлутонийПлутонийУранАзотная кислотаПлутонийУранПлутонийУранЗаявляемый
Раствор ОЭГ с молярной концентрацией 0,8 моль/дм³ в растворе азотной кислоты с молярной концентрацией
0,2 моль/дм³
Температура - 40°С1,80,5584,1 82,5150,5 146,20,06 0,041,4 1,50,015 0,0111,1 1,20,14 0,1010,5 11,637,6 54,42,00,5083,1 84,5165,1 169,70,05 0,041,6 1,50,012 0,0101,0 1,20,11 0,1110,2 11,449,0 63,9Раствор ОЭГ с молярной концентрацией 1,0 моль/дм³ в растворе азотной кислоты с молярной концентрацией 0,2 моль/дм³
Температура - 40°С1,80,5582,7147,40,051,40,0141,10,1310,844,583,6149,00,051,60,0151,00,149,743,42,00,5084,0165,20,061,40,0131,20,1211,540,881,5161,50,051,50,0111,10,1010,947,5Раствор ОЭГ с молярной концентрацией 0,8 моль/дм³ в растворе азотной кислоты с молярной концентрацией 0,2 моль/дм³
Температура - 60°С1,80,5582,7147,90,041,40,0121,10,1211,254,483,1149,10,041,60,0141,20,1311,656,52,00,5080,9160,20,051,50,0151,10,1411,747,282,8163,20,061,60,0151,00,1510,540,8

Окончание таблицы 1Способ реэкстракции плутония Состав реэкстрагентаСоотношение потоков фазОтносительный объем реэкстрактаМассовая концентрация плутония (г/дм³), урана (г/дм³) и молярная концентрация азотной кислоты (моль/дм³) в продуктахКоэффициент очистки плутония от уранаЭкстрактРеэкстракт плутонияОрганический раствор после реэкстракции плутонияКарбонатный растворПлутонийПлутонийУранАзотная кислотаПлутонийУранПлутонийУранЗаявляемый
Раствор ОЭГ с молярной концентрацией 1,0 моль/дм³ в растворе азотной кислоты с молярной концентрацией 0,2 моль/дм³ Температура - 60°С1,80,5583,0148,80,051,30,0131,00,139,844,581,9146,90,061,60,0111,20,1011,936,52,00,5084,2169,20,041,40,0151,10,1411,163,981,2163,10,051,50,0101,20,0911,849,0Прототип
Раствор азотной кислоты с молярной концентрацией 0,2 моль/дм³1,20,8383,5101,21,00,50,0240,40,234,11,585,5100,50,90,50,0210,50,214,81,61,40,7184,3116,71,20,40,0510,40,503,71,483,6118,51,10,50,0580,40,613,81,6

Из приведенных в таблице 1 данных следует, что проведение восстановительной реэкстракции плутония обеспечивает высокую степень очистки плутония от урана и позволяет в 1,4-1,5 раза уменьшить объем реэкстракта. Коэффициент очистки плутония от урана изменяется от 36,5 до 63,9.

При использовании в качестве реэкстрагента азотной кислоты с молярной концентрацией 0,20 моль/дм³ очистка плутония от урана практически не происходит. Коэффициент очистки плутония от урана составляет (1,5±0,1).

Использование раствора ОЭГ на операции реэкстракции плутония позволяет увеличить соотношение потоков органической и водной фаз, а также концентрацию азотной кислоты, выделяющейся при взаимодействии ОЭГ с плутонием.

Очистка плутония от урана при проведении восстановительной реэкстракции плутония обусловлена эффектом высаливания урана при высокой концентрации плутония и азотной кислоты в реэкстракте.

Уран практически полностью извлекается из органической фазы после реэкстракции плутония в ступенях регенерации экстрагента карбонатным раствором.

Внедрение предлагаемого способа позволит производить глубокую очистку плутония от урана.

Изобретение относится к области химической технологии и может быть использовано при получении плутония высокой степени чистоты. Способ очистки плутония от урана включает извлечение плутония и урана в раствор трибутилфосфата в инертном разбавителе, промывку экстракта растворами азотной кислоты, реэкстракцию плутония в растворе азотной кислоты с молярной концентрацией 0,20 моль/дм³. Реэкстракцию плутония проводят в степени окисления +3 раствором β-оксиэтилгидразина с молярной концентрацией от 0,8 до 1,0 моль/дм³ при температуре от 40°С до 60°С и соотношении потоков органической и водной фаз от 1,8 до 2,2. Результат изобретения: повышение степени очистки плутония от урана, уменьшение объема реэкстракта. 1 ил., 1 табл.

Способ очистки плутония от урана, включающий извлечение плутония и урана в раствор трибутилфосфата в инертном разбавителе, промывку экстракта растворами азотной кислоты, реэкстракцию плутония в растворе азотной кислоты с молярной концентрацией 0,20 моль/дм³, отличающийся тем, что реэкстракцию плутония проводят в степени окисления +3 раствором β-оксиэтилгидразина с молярной концентрацией от 0,8 до 1,0 моль/дм³ при температуре от 40 до 60°С и соотношении потоков органической и водной фаз от 1,8 до 2,2.