Nükleer yakıt yeniden işleme nasıl çalışır?

8

Bildiğim kadarıyla, tükenmiş yakıt hücreleri ezilir ve nitrik asit içinde çözülür.

Bundan sonra ne geliyor? Bu nitrik asit muhtemelen çok geniş bir yelpazede farklı tuzlar (pratik olarak, 35-65 ve yine de çok fazla transurans arasındaki tüm elementler ve çok fazla uranyum (her ikisi de 235 ad 238) ve plütonyum) içermelidir.

Etkin bir yeniden işleme ulaşmak için, uranyum (veya en azından aktinid elementler) bir şekilde bu çözeltiden ayrılmalıdır. Ancak AFAIK, çok farklı kimyasal özelliklere sahiptirler. Sadece transuranik maddeleri ayırmak nasıl mümkün olur?

nuclear-technology nuclear-reprocessing

— peterh - Monica'yı eski durumuna döndür
kaynak

1

Soruyu sadece fizyon ürünlerinin ve uranyumun ayrılmasıyla ilgili olarak yeniden ifade etmeliyiz (Bu bana asıl soru gibi görünüyor)? Çünkü ön işlem ve son işlem oldukça büyük bir mühendislik konusu.

— John HK

6

Fisyon Ürünleri Ekstraksiyonu

Plityumyum ve uranyumun diğer fisyon ürünlerinden ayrılması, organik molekül tributil fosfat ile sıvı-sıvı ekstraksiyonu ile yapılır . Biri organik diğeri sulu olmak üzere iki fazınız var. Fisyon ürünleri sulu fazda çözülecek ve uranyum / plütonyum organik fazda tributil fosfat ile çözülecektir.

Uranyum / Plütonyum Ayrımı

Uranyumun plütonyumdan ayrılması için plütonyumun uranyum nitrat ile azaltılması gerekir. Yine iki akışın var: Biri daha önce gelen uranyum / plütonyum ve bir uranyum nitrat (U4 +) ile sulu bir akış. Plütonyum azaltılacak ve sulu çözelti içinde çözülecektir.

Yukarıda belirtilen kimyasal işlemleri, sıvı-sıvı ekstraksiyonunu gerçekleştirmek için aşağıdaki tasarıları kullanabilirsiniz:

Karıştırıcı-Yerleşimci

Karıştırıcı-Yerleşimci ( kaynak )

Darbe Sütunu

sütun ( kaynak )

İlke her zaman: Organik faz sulu fazdan daha hafiftir. Her iki faz da önce karıştırılmakta, daha sonra tekrar ayrılmaktadır. Karıştırma sırasında kimyasal reaksiyonlar meydana gelir.

Daha fazla bilgi için lütfen belirtilen kaynağa bakın .

— John HK
kaynak

6

Wikipedia'yı deneyebilirsiniz , ancak makalenin orada kalite standartlarını karşılamayabileceğini belirtiyorlar, bu yüzden kaynak olarak oradan uzak kalacağım. Dünya Nükleer Birliği , zaten daha inandırıcı görünüyor. Sayfalarında bu süreç tartışılıyor. "Bugün yeniden işleme - PUREX" başlıklı bölümden alıntı (benimki vurgu):

Tüm ticari yeniden işleme tesisleri, kanıtlanmış hidrometalurjik PUREX (plütonyum uranyum ekstraksiyonu) işlemini kullanır. Bu, yakıt elemanlarının konsantre nitrik asit içinde çözülmesini içerir. Cı uranyum ve plütonyum hemical ayrılma daha sonra solvent özütleme kademeleriyle (- uzay aracı için termoelektrik jeneratörler için Pu-238 üretmek için kullanılabilir - gerekirse de geri kazanılabilir neptunyum) tarafından gerçekleştirilir. Pu ve U yakıt çevriminin giriş tarafına geri döndürülebilir - yeniden zenginleştirme öncesinde uranyum ve yeniden zenginleştirme öncesinde plütonyum MOX yakıt imalatına.

Metin bloğu tutarlı bir özete: Kimyasal çözücüler kullanılır. $\to$

Daha aşağıda, WNA notları

Kullanılan yakıt doğranır ve sıcak konsantre nitrik asit içinde çözülür. Birinci aşama, sulu nitrik asit akışındaki uranyum ve plütonyumu, gazyağı veya dodekanda çözünen tributil fosfat kullanılarak bir karşı akım çözücü ekstraksiyon işlemi ile fisyon ürünlerinden ve küçük aktinitlerden ayırır. Darbeli bir sütunda uranyum ve plütonyum organik faza girerken fisyon ürünleri ve diğer elementler sulu rafinatta kalır.

İkinci darbeli bir sütunda uranyum, sulu akışa fazla U4 + ilave edilerek indirgenerek plütonyumdan ayrılır. Plütonyum daha sonra sulu faza aktarılırken U4 + ve U6 + karışımı organik fazda kalır. Daha sonra seyreltik nitrik asit ile organik çözücüden sıyrılır.

Plütonyum nitrat buharlaştırma ile konsantre edilir, daha sonra bir oksalat çökeltme işlemine tabi tutulur, ardından toz halinde Pu02 üretmek için kalsinasyon yapılır. Uranyum nitrat buharlaştırma ile konsantre edilir ve toz halinde U03 üretmek için kalsine edilir. Daha sonra hidrojen azaltılarak UO2 ürününe dönüştürülür.

Önemli bileşikler: nitrik asitten sonra çözücü olarak tributil fosfat, kerosen ve dodekan ve sulu affinat kullanılır. Sonra ile bir reaksiyon olur ve uranyum ve plütonyum ayrılır. $U^{4+}$

Bu kimyasal kısım. Belirli mekanik yöntemler hakkında çok fazla bilgi bulamadım (yani aradığınız saf mühendislik). Aslında, PUREX için orijinal patent , mekanik işlemleri kapsamaz, bu da kesin kurulumun değişebileceğine inanmamı sağlar.

Bu pdf biraz yardımcı olur. Girdi materyallerinin ilk önce kesildiğini söylüyor. Daha sonra bu makineleri çözeltinin geri kalanından ayırmak için delikli sepetler kullanılır; bir "tekerlek çözücü" kullanılabilir.

PUREX olmayan bir yöntem olsa da bazı bilgilerim var. Sulu yeniden işleme için (sayfa 12'ye bakınız), mikser çöktürücüler (çöktürme bölmeleri ile karıştırma bölmeleri), kolonlar ve santrifüjler ana ekipman parçalarıdır.

— HDE 226868
kaynak