Пирохимические технологии переработки ОЯТ в хлоридных расплавах

Оборудование для переработки размещали на той же площадке, что и реактор, что представляло собой интегральную компоновку. Специалисты рассматривали пирометаллургический процесс, как наиболее эффективный, поскольку он обладал рядом преимуществ:

Простота дистанционного контроля и управления;

Регенерация топлива за минимальное время;

Конечный продукт — сплав U-Pu-Zr может быть получен с определенным соотношением компонентов;

Для изготовления твэлов используется хорошо отработанный метод инжекционного литья. Схема переработки представлена на рисунке 3. Переработка состоит из двух основных стадий: электрорафинирование и галоидное шлакование. Для проведения первого процесса твэлы рубят на куски и загружают в слой жидкого кадмия, который служит анодом. Катодом выступает железный стержень. Электролитом является расплав солей LiCl-NaCl-CaCl2-BaCl2.

Металлическое топливо растворяется в кадмии при 450ºС. Далее происходит процесс распределения продуктов между фазами: летучие продукты деления выделяются в газовый объем печи, щелочные и щелочноземельные металлы и РЗЭ переходят в расплав соли, Uи Puраспределяются между обеими фазами, а оставшиеся благородные продукты деления и материал оболочки остается в анодной корзине в виде шлама. Впоследствии анодные корзины направляются на длительное хранение как высокоактивные отходы. При пропускании тока на катоде происходит восстановление металлов U, Pu, Zr. Катодный осадок периодически снимается и переплавляется при 1250ºС с получением компактного продукта и удалением остаточной соли, которая направляется на рецикл. Рисунок 3- Принципиальная схема переработки топлива IFRТвэлы бланкетной зоны подвергают электрорафинированию, а затем переплавляют при температуре 1250ºС. Металлическая фаза, которая содержит Uи Puс примесью продуктов деления направляют на галоидное шлакование для извлечения Pu. Галоидное шлакование проводят при температуре 1252−1300ºС в расплаве CaCl2-BaCl2 с добавлением хлорида магния в качестве окислителя. При этом происходит окисление Pu и U до PuCl3 и UCl3 и их переход в слой соли.

Образующийся магний сдвигает равновесие в сторону образования продуктов. Конечным продуктом является обогащенный Pu. Заключение

Пирохимическая технология переработки ОЯТ в хлоридных расплавах является современной перспективной технологией и является примером технологии замкнутого цикла. Данная технология основывается на процессах очистки ОЯТ в расплавах солей при 400−800ºСи приводит к восстановлению физических свойств ядерного топлива. Данная технология является одним из элементов в целом комплексе процессов переработки ОЯТ и должна постоянно совершенствоваться. Были изучены основные аспекты пирохимической переработки ОЯТ в хлоридных расплавах. Были решены следующие задачи:

Проведена характеризация ОЯТ и источников ОЯТ в РФ;Изучены основные подходы в хлоридной технологии переработки ОЯТ;Рассмотрены технологии выделения компонентов ОЯТ. Списокиспользованныхисточников

Кобягин, Н. П. Химическая технология облученного ядерного топлива. Учебное пособие / Н. П. Кобягин, В. В. Сергиевский, Г. Н. Яковлев. — М.: МИФИ, 1991. -

52 с. Громов, Б. В. Химическая технология облученного ядерного топлива: учебник для вузов / Б. В. Громов, В. И. Савельева, В. Б. Шевченко. — М.:Энергоатомиздат, 1983. — 352 с. Переработка топлива энергетических реакторов. Сб. Статей.

Перев. с англ. Под ред. В. Б. Шевченко. -

М.: Атомиздат, 1972. — 264 с. Андреев, Г. Г.

Введение

в химическую технологию ядерного топлива: учебное пособие / Г. Г. Андреев, А. Н. Дьяченко. — Томск: изд-во ТПУ, 2010. — 165 с.Т.Nagai, Т. Fujii, О. Shirai and H.Yamana.

S tudy on redox equilibrium of UO22+/UO2+in molten NaCl-2CsCl by UV-Vis Spectrophotometry. J ournal of nuclear science and technology. J une 2004. Vol.

41. No 6. p.690−695. Волкович

В.А., Васин

Б.Д., Александров

Д.Е., Хабибуллин

Т.К.Взаимодействие уранилсодержащих хлоридных расплавов с водородом// Расплавы, 2009, вып.

5, С.27−30.Александров

Д.Е., Волкович

В.А., Васин

Б.Д., Мальцев

Д.С. Образование и поведение соединений урана (V) в хлоридных расплавах // Известия Вузов, Ядерная энергетика, 2010, № 3, С.124−132.Патент RU 2 518 426

Способ бестокового получения урана (V) в расплавленных хлоридах щелочных металлов. Васин Б. Д., Иванов В. А., Распопин С. П. О взаимодействии сплавов на основе цинка с урани цирконийсодержащими хлоридными расплавами. — Расплавы, 1997, № 2, с.47−50.Бычков А. В., Вавилов С. К., Скиба О. В. Пироэлектрохимическая переработка облученного уран-плутониевого оксидного топлива для реакторов на быстрых нейтронах. — Сб. трудов ГНЦ НИИАР «Замкнутый топливный цикл: пироэлектрохимия, технология виброуплотнения, ТВЭЛы». Димитровград, 1994, вып.

1, C.13−20.GP patent № 1 084 340 «Process for the Purification of Nuclear Fuels». Андреев, Г. Г. Химическая кинетика гетерогенных некаталитических процессов в технологии ядерного топлива: учебное пособие / Г. Г. Андреев, О. Е. Пермяков; ТПУ. — Томск: Изд-во ТПУ. 2000. — 83 с. Ма, Б. М. Материалы ядерных энергетических установок: пер. с англ. /

Б.М. Ма. — М.: Энергоатомиздат, 1987.