СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РАСТВОРА АЗОТНОКИСЛОЙ СОЛИ ЧЕТЫРЕХВАЛЕНТНОГО ПЛУТОНИЯ Российский патент 2020 года по МПК G21F9/00 C25B1/00 C01G56/00 

Изобретение относится к гидрометаллургическим методам переработки облученного ядерного топлива (ОЯТ), в частности изобретение может быть использовано для стабилизации плутония(IV) в азотнокислых растворах при разделении актинидных элементов экстракционными способами.

Известен способ восстановления Pu(VI) до Pu(IV) в присутствии восстановителей. Для его реализации требуется присутствие в растворе восстановителей, например, ионов урана(IV) или железа(II), концентрации которых должны быть достаточно велики (U/Pu 10÷2000, Fe/Pu=1÷4), что влечет за собой увеличение содержания солей в жидких растворах, усложняющих дальнейшую технологическую переработку (Бенедикт М., Пикфорд Т. Химическая технология ядерных материалов: Пер. с англ. М: Атомиздат, 1960, с 329-330).

Известен способ получения раствора азотнокислой соли (патент RU 2031979 C25B 1/00, опубл. 27.03.1995), основанный на катодном восстановлении Pu(VI) до Pu(IV) в горячих (80÷90°С) азотнокислых растворах ( C_Pu(VI)=5÷100 г/л) с разделенными анодным и катодным пространствами при плотности катодного тока 0,75÷2 А/дм².

Недостатками данного метода являются:

- процесс восстановления проводят при высоких температурах (80÷90°С);

- увеличение скорости коррозии конструкционных материалов, которая влечет за собой уменьшение срока службы аппаратов;

- пассивация анода, которая приводит к снижению скорости восстановления плутония;

- большой расход тепла, что приводит к образованию и уносу радиоактивных газообразных продуктов.

Технической проблемой изобретения является необходимость упрощения процесса и снижение расхода тепла на нагревание растворов для уменьшения выделения радиоактивных газов и аэрозолей.

Техническая проблема решается тем, что в способе получения раствора азотнокислой соли четырехвалентного плутония, включающем электрохимическое восстановление на катоде растворов азотнокислых солей шестивалентного плутония в электролизере с разделенными анодным и катодным пространствами, процесс проводят при температуре 25÷35°С и катодной плотности тока 3÷6 А/дм².

При этом 99,0÷99,8% плутония(VI) восстанавливается до плутония(IV).

Примеры осуществления способа

Способ проверен в лабораторных условиях, с использованием электрохимической ячейки с разделенными анодным и катодным пространствами.

Контроль концентрации Pu(VI) и Pu(IV) проводили экстракционно-хроматографическим и спектрофотометрическим методами.

Пример 1. Раствор, содержащий 6 моль/л HNO₃ и 20 г/л Pu(VI), объемом 50 см³ вносят в электрохимическую ячейку, анодное и катодное пространство которой разделено керамической кислотостойкой мембраной с размером пор 0,06÷0,01 мм. Проводят электролиз при плотности катодного тока 3 А/дм², температуре электролита 25÷30°С в течение 4 ч. При этом 99,0% плутония(VI) восстанавливается до плутония(IV).

Пример 2. Раствор, содержащий 4 моль/л HNO₃ и 20 г/л Pu(VI), объемом 50 см³ вносят в электрохимическую ячейку, анодное и катодное пространство которой разделено керамической кислотостойкой мембраной с размером пор 0,06-0,01 мм, проводят электролиз при плотности катодного тока 6А/дм, температуре электролита 30÷35°С в течение 3 ч. При этом 99,8% Pu(VI) восстанавливается до Pu(IV).

При повышении плотности катодного тока более 6 А/дм² не наблюдается увеличения степени восстановления Pu(VI) до Pu(IV). Повышение температуры с 35°С до 70°С приводит к существенному увеличению продолжительности процесса восстановления плутония

При реализации заявленного изобретения достигается технический результат, заключающийся в восстановлении 99,0-99,8% плутония(VI) до плутония(IV).

Изобретение относится к гидрометаллургическим методам переработки облученного ядерного топлива (ОЯТ), в частности изобретение может быть использовано для стабилизации плутония(IV) в азотнокислых растворах при разделении актинидных элементов экстракционными способами. Cпособ получения раствора азотнокислой соли четырехвалентного плутония состоит в электрохимическом восстановлении на катоде раствора азотнокислой соли шестивалентного плутония в электролизере с разделенными анодным и катодным пространствами при температуре 25÷35°С и катодной плотности тока 3÷6 А/дм². Изобретение позволяет достигать степени восстановления плутония (VI) до плутония (IV) 99,8%.

Способ получения раствора азотнокислой соли четырехвалентного плутония, включающий электрохимическое восстановление на катоде раствора азотнокислой соли шестивалентного плутония в электролизере с разделенными анодным и катодным пространствами, отличающийся тем, что процесс проводят при температуре 25÷35°С и катодной плотности тока 3÷6 А/дм².