Cтраница 2
Значение каждого отдельного продукта деления с точки зрения удаления отходов определяется его выходом, скоростью радиоактивного распада, токсичностью и возможными трудностями, связанными с химической обработкой. Некоторые продукты деления, такие как рутений, заслуживают особого внимания, так как они могут в процессе переработки не следовать с основной массой продуктов деления. В табл. 51 перечисляются продукты деления, которые могут причинить наибольшие трудности. [16]
Хотя очевидно, что для любого топливного цикла должно быть предусмотрено удаление продуктов деления, но могут быть такие случаи, когда можно просто переплавить топливо и вновь изготовить топливные элементы без отделения основной массы продуктов деления, если при этом будет обеспечиваться существенное снижение стоимости переработки. [17]
Процесс экстракционной очистки урана включает несколько циклов, состоящих из экстракции и реэкстракции. Уран преимущественно экстрагируется метилизобутилкетоном ( гексоном) из раствора нитрата алюминия в нижней ( экстракционной) секции колонны. Основная масса продуктов деления остается в водной фазе, так как они экстрагируются значительно слабее, чем уран. Экстрагированный гексоном уран поднимается в верхнюю часть ( промывную секцию) экстракционной колонны, где производится дополнительная очистка от продуктов деления противоточной промывкой раствором нитрата алюминия. Найдено, что при работе экстракционных колонн в условиях недостатка кислоты очистка от продуктов деления проходит значительно лучше, чем при работе с кислыми растворами. Растворитель, содержащий уран и некоторое количество продуктов деления, приводится в контакт с разбавленной HN03 во второй колонне. При этом уран вместе с продуктами деления реэкстрагируется в водную фазу, из которой приготовляется новый исходный раствор путем концентрирования в испарителе. Экстракционно-реэкстракционный цикл повторяется для дополнительной очистки от продуктов деления. [18]
Затем в первой экстракционной колонне уран и плутоний извлекают в ТБФ; при этом основная часть продуктов деления остается в водной фазе. В реэкстракционной колонне плутоний восстанавливается до трехвалентного состояния, переходя при этом из органической фазы в водную, тогда как уран остается в органической фазе. Затем уран реэкстрагируют водой. Таким образом, уран и плутоний отделяются друг от друга и от основной массы продуктов деления. Для дополнительной очистки от продуктов деления, плутоний проходит второй экстракционный цикл, аналогичный первому. Трудно отделяемыми продуктами деления являются церий, цирконий, ниобий, йод и рутений. Для окончательной очистки от этих осколочных элементов используют разнообразные вспомогательные методы. Например урановый раствор для окончательной очистки может быть пропущен через слой силикагеля; в результате адсорбции будут удалены цирконий и ниобий. [19]
Пиропроцессы наиболее перспективны для регенерации урана из горючего реакторов на быстрых нейтронах. Поскольку загрузка горючего в таких реакторах особенно высокая, с экономической точки зрения желательно до минимума сократить длительность переработки. В связи с тем что в энергетическом спектре реакторов на быстрых нейтронах отсутствуют нейтронные яды, а сечения поглощения нейтронов обычно сравнительно малы, нет необходимости в глубоком извлечении специфических ядов из горючего, предназначенного для возвращения в этот реактор. Поэтому для непрерывной работы реактора на быстрых нейтронах горючее должно сохраняться неизменным в химическом, физическом и металлургическом отношении за счет использования для извлечения основной массы продуктов деления простого и дешевого процесса с последующим дистанционным изготовлением твэлов. [20]