PUREX - PUREX
PUREX (extrakce redukcí plutonium uranu) je chemikálie metoda použitá k čištění paliva pro jaderné reaktory nebo nukleární zbraně.[1] PUREX je de facto standardní vodný jaderné přepracování metoda obnovy uran a plutonium od použitého jaderné palivo (vyhořelé jaderné palivo nebo ozářeno jaderné palivo). Je to založeno na kapalina – kapalná extrakce iontová výměna.[2]
PUREX je aplikován na vyhořelé jaderné palivo, který se skládá primárně z velmi vysokých atomová hmotnost (aktinoid nebo „aktinid“) elementy (např. uran, plutonium, americium ) spolu s menším množstvím materiálu složeného z lehčích atomů, zejména tzv štěpné produkty.
Aktinoidní prvky v tomto případě sestávají primárně z nespotřebovaných zbytků původního paliva (obvykle U-235, U-238 a / nebo Pu-239 ).
Chemický proces
Palivo se nejprve rozpustí kyselina dusičná při koncentraci ca. 7 M. Pevné látky se odstraní filtrací, aby se nevytvořily emulze, označované jako třetí fáze v komunitě extrakce rozpouštědly.
The organické rozpouštědlo skládá se z 30% tributylfosfát (TBP) v a uhlovodík, jako petrolej. Uranové ionty se extrahují jako UO2(NE3)2· 2TBP komplexy a plutonium jako podobné komplexy. Další štěpné produkty zůstávají ve vodné fázi, včetně americium a kurium. Povaha organicky rozpustného uranového komplexu byla předmětem některých výzkum. Byla charakterizována povaha komplexů uranylnitrátu s trialkylfosfáty.[3]
Plutonium se od uranu odděluje zpracováním petrolejového roztoku redukčními činidly za účelem přeměny plutonia na oxidační stav +3. Typická redukční činidla zahrnují N, N-diethyl-hydroxylamin, železný sulfamát a hydrazin. Plutonium 3+ přechází do vodné fáze. Uran se odstraní z petrolejového roztoku zpětnou extrakcí na kyselinu dusičnou v koncentraci ca. 0,2 M.[4]
Rafinát PUREX
Termín PUREX rafinovat popisuje směs kovů v kyselina dusičná které zůstanou pozadu, když uran a plutonium byly odstraněny procesem PUREX z a jaderné palivo rozpouštěcí kapalina. Tato směs je často známá jako vysoká úroveň jaderný odpad.
Existují dva rafináty PUREX. Nejaktivnější rafinovat z prvního cyklu je ten, který je nejčastěji známý jako PUREX rafinát. Druhý je ze středně aktivního cyklu, ve kterém jsou uran a plutonium rafinovány sekundou extrakce s tributylfosfát.
Tmavě modrá je hromadné ionty, světle modrá je štěpné produkty (skupina I je Rb / Cs) (skupina II je Sr / Ba) (skupina III je Y a lanthanoidy ), oranžová je koroze výrobky (z potrubí z nerezové oceli), zelená jsou hlavními aktinidy, fialová jsou drobné aktinidy a purpurová je neutronový jed )
Aktuálně je PUREX rafinát uložen v nerezová ocel tanky přeměněn na sklo. První cyklus PUREX rafinátu je velmi radioaktivní. Má téměř všechny štěpné produkty, koroze produkty jako žehlička /nikl, stopy uranu, plutonia a drobné aktinidy.
Znečištění
Závod PUREX v Stránky Hanford byl zodpovědný za produkci „velkého množství kapalných odpadů“, což vedlo k radioaktivní kontaminaci podzemních vod.[5]
Zelený mír měření v La Hague a Sellafield naznačil, že radioaktivní znečišťující látky se neustále uvolňují do moře a do ovzduší. Lidé žijící v blízkosti těchto zpracovatelských závodů jsou proto vystaveni vyšším úrovním radiace než přirozeně se vyskytujícím záření na pozadí. Toto další záření je podle Greenpeace malé, ale nezanedbatelné.[6]
Dějiny
Proces PUREX vynalezl Herbert H. Anderson a Larned B. Asprey na Metalurgická laboratoř na University of Chicago jako součást Projekt Manhattan pod Glenn T. Seaborg; jejich patent „Proces extrakce rozpouštědlem pro plutonium“ podaný v roce 1947,[7] zmiňuje tributylfosfát jako hlavní reaktant, který provádí většinu chemické extrakce.[8]
Seznam jaderných přepracovatelských míst
- Stránky COGEMA La Hague
- Mayak
- Zařízení na přepracování tepelného oxidu a B205 na Sellafield
- Tokai, Ibaraki
- Závod na přepracování ve West Valley
- Stránky řeky Savannah
- Stránky Hanford
- Idaho závod na chemické zpracování, (nyní Idaho National Laboratory )
- Radiochemical Engineering Development Center, Národní laboratoř v Oak Ridge
Viz také
- Jaderný palivový cyklus
- Šlechtitelský reaktor
- Přepravní kontejner na vyhořelé jaderné palivo
- Globální partnerství v oblasti jaderné energie oznámeno v únoru 2006
Odkazy a poznámky
- ^ Gregory Choppin; Jan-Olov Liljenzin; Jan Rydberg (2002). Radiochemistry and Nuclear Chemistry, třetí vydání. p. 610. ISBN 978-0-7506-7463-8.
- ^ Paiva, A. P .; Malik, P. (2004). „Nedávné pokroky v chemii extrakce rozpouštědly aplikované na přepracování vyhořelého jaderného paliva a radioaktivního odpadu“. Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry. 261 (2): 485–496. doi:10.1023 / B: JRNC.0000034890.23325.b5.CS1 maint: používá parametr autoři (odkaz)
- ^ J.H. Burns (1983). „Komplexy uranylového iontu pro extrakci rozpouštědlem. 2. Krystalické a molekulární struktury katena-bis (μ-di-n-butyl fosfato-O, O ') dioxouranu (VI) a bis (μ-di- n-butylfosfato-O, O ') bis [(nitrato) (tri-n-butylfosfinoxid) dioxouran (VI)] ". Anorganická chemie. 22 (8): 1174–1178. doi:10.1021 / ic00150a006.
- ^ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemie prvků (2. vyd.). Butterworth-Heinemann. p. 1261. ISBN 978-0-08-037941-8.
- ^ Gerber, M.S. (Únor 2001). „Historie výroby obrany v Hanfordu (stručně)“ (PDF). Fluor Hanford / USA DĚLÁME. Citováno 2009-10-01.
- ^ „Greenpeace v La Hague (německá verze)“. Citováno 2016-04-30.
- ^ US patent 2924506 Anderson, Herbert H. a Asprey, Larned B. & Asprey, Larned B., „Proces extrakce rozpouštědlem pro plutonium“, vydáno 9. února 1960
- ^ P. Gary Eller; Bob Penneman a Bob Ryan (2005). „Chemik Pioneer Actinide Larned Asprey umírá“ (PDF). Actinide Research Quarterly. Národní laboratoř Los Alamos. s. 13–17. Archivovány od originál (PDF) dne 01.02.2014.
Další čtení
- Agentura pro jadernou energii OECD, Ekonomika cyklu jaderného paliva, Paříž, 1994
- I. Hensing a W Schultz, Ekonomické srovnání možností cyklu jaderného paliva, Energiewirtschaftlichen Instituts, Kolín nad Rýnem, 1995.
- Cogema, Reprocessing-Recycling: the Industrial Stakes, present to the Konrad-Adenauer-Stiftung, Bonn, 9. května 1995.
- Agentura pro jadernou energii OECD, Plutonium Fuel: An Assessment, Paříž, 1989.
- National Research Council, "Nuclear Wastes: Technologies for Separation and Transmutation", National Academy Press, Washington D.C. 1996.
externí odkazy
- Zpracování použitého jaderného paliva, Světová jaderná asociace
- Plutonium stupně reaktoru a vývoj jaderných zbraní, Analytické centrum pro nešíření
- Proces PUREX, Evropská jaderná společnost
- Směsné oxidové palivo (MOX) - Světová jaderná asociace
- Možnosti likvidace plutonia použitelného pro přebytečné zbraně - Zpráva Kongresové výzkumné služby pro Kongres
- Stručná historie přepracování paliva