Làm thế nào để tái chế nhiên liệu hạt nhân làm việc?

Theo tôi biết, các tế bào nhiên liệu đã cạn kiệt được nghiền nát và được giải quyết trong axit nitric.

Điều gì đến sau đó? Axit nitric này có lẽ nên chứa một phổ rất rộng của các loại muối khác nhau (thực tế, tất cả các nguyên tố trong khoảng 35-65, và rất nhiều transurans, và rất nhiều urani (cả 235 quảng cáo 238) và plutoni).

Để đạt được một quá trình tái xử lý hiệu quả, uranium (hoặc, ít nhất, các yếu tố actinid) nên được tách ra bằng cách nào đó khỏi giải pháp này. Nhưng, AFAIK, chúng có tính chất hóa học rất khác nhau. Làm thế nào có thể chỉ tách các vật liệu chuyển tiếp?

Khai thác sản phẩm phân hạch

Sự phân tách của plulationium và uranium từ các sản phẩm phân hạch khác được thực hiện với phân tử hữu cơ Tributyl phosphate bằng cách chiết lỏng-lỏng . Bạn có hai giai đoạn, một pha hữu cơ và một pha nước. Các sản phẩm phân hạch sẽ giải quyết trong pha nước và uranium / plutonium sẽ giải quyết trong pha hữu cơ với Tributyl phosphate.

Tách Urani / Plutonium

Để tách uranium khỏi plutonium, bạn phải khử plutoni bằng uranium nitrate. Một lần nữa, bạn có hai luồng: Một với uranium / plutonium từ trước và một luồng nước với uranium nitrate (U4 +). Plutonium sẽ được giảm và giải quyết trong dung dịch nước.

Để thực hiện các quy trình hóa học đã nói ở trên, chiết xuất chất lỏng lỏng, bạn có thể sử dụng các giải pháp sau:

Máy trộn-Settler

( nguồn )

Cột xung

( nguồn )

Nguyên tắc luôn là: Pha hữu cơ nhẹ hơn pha nước. Cả hai giai đoạn đầu tiên được tách ra, hơn là hỗn hợp, và sau đó lại tách ra. Trong quá trình trộn các phản ứng hóa học xảy ra.

Xin vui lòng xem các nguồn được đề cập để biết thêm thông tin.

Bạn có thể dùng thử Wikipedia , nhưng họ lưu ý rằng bài viết có thể không đáp ứng các tiêu chuẩn chất lượng, vì vậy tôi sẽ tránh xa nguồn đó. Các Hiệp hội Hạt nhân Thế giới dường như đáng tin cậy hơn, dù sao. Trang của họ thảo luận về quá trình. Trích dẫn phần có tên "Tái xử lý ngay hôm nay - PUREX" (nhấn mạnh của tôi):

Tất cả các nhà máy tái chế thương mại đều sử dụng quy trình PUREX hydrometallurgical (khai thác plutonium uranium) đã được chứng minh. Điều này liên quan đến việc hòa tan các yếu tố nhiên liệu trong axit nitric đậm đặc. Sau đó, quá trình tách hóa học của urani và plutoni được thực hiện bằng các bước chiết dung môi (neptunium - có thể được sử dụng để sản xuất Pu-238 cho máy phát nhiệt điện cho tàu vũ trụ - cũng có thể được phục hồi nếu cần). Pu và U có thể được đưa trở lại phía đầu vào của chu trình nhiên liệu - uranium cho nhà máy chuyển đổi trước khi làm giàu lại và plutoni thẳng đến chế tạo nhiên liệu MOX.

$\to$

Hơn nữa bên dưới, ghi chú WNA

Nhiên liệu đã sử dụng được cắt nhỏ và hòa tan trong axit nitric đậm đặc. Giai đoạn đầu tiên phân tách urani và plutoni trong dòng axit nitric từ các sản phẩm phân hạch và các loại thuốc tím nhỏ bằng quy trình chiết dung môi ngược, sử dụng Tributyl phosphate hòa tan trong dầu hỏa hoặc dodecane. Trong một cột xung uranium và plutonium bước vào pha hữu cơ trong khi các sản phẩm phân hạch và các yếu tố khác vẫn còn trong dung dịch nước.

Trong một cột thứ hai, urani được tách ra khỏi plutoni bằng cách khử với lượng U4 + dư được thêm vào dòng nước. Plutonium sau đó được chuyển sang pha nước trong khi hỗn hợp U4 + và U6 + vẫn ở pha hữu cơ. Sau đó nó được tước khỏi dung môi hữu cơ bằng axit nitric loãng.

Plutonium nitrate được cô đặc bằng cách bay hơi sau đó trải qua quá trình kết tủa oxalate sau đó được nung để tạo ra PuO2 ở dạng bột. Uranium nitrate được cô đặc bằng cách bay hơi và nung để tạo ra UO3 ở dạng bột. Sau đó, nó được chuyển đổi thành sản phẩm UO2 bằng cách khử hydro.

$U^{4+}$

Đó là phần hóa học. Tôi chưa thể tìm thấy nhiều thông tin về các phương pháp cơ học cụ thể (tức là kỹ thuật thuần túy mà bạn đang tìm kiếm). Trên thực tế, bằng sáng chế gốc cho PUREX không bao gồm các quy trình cơ học, khiến tôi tin rằng thiết lập chính xác có thể thay đổi.

Pdf này là một phần hữu ích. Nó nói rằng các vật liệu đầu vào được cắt nhỏ đầu tiên. Các giỏ đục lỗ sau đó được sử dụng để tách máy móc này khỏi phần còn lại của giải pháp; một "bộ hòa tan bánh xe" có thể được sử dụng.

Tôi có một số thông tin, mặc dù cho một phương pháp không PUREX. Đối với xử lý nước (đi đến trang 12), bộ lắng của bộ trộn (buồng trộn với buồng lắng), cột và máy ly tâm là những phần chính của thiết bị.