PUREX - PUREX

İlk olarak 1940'larda nükleer silahlar için plütonyum üretmek üzere geliştirilen PUREX yöntemiyle kullanılmış nükleer yakıtın yeniden işlenmesi , 1960'larda bir LWR'ye kısmen yakıt ikmali yapmak için Belçika'da ticari olarak gösterildi. Bu sulu kimyasal işlem , MOX yakıtı olarak yeniden kullanım için reaktör sınıfı plütonyumu (RGPu) ayırmak için ticari olarak kullanılmaya devam etmektedir . Plütonyum nükleer silah yapmak için kullanılabildiğinden tartışmalı olmaya devam ediyor.
En gelişmiş, ancak ticari olarak sahada kullanılmamış, alternatif yeniden işleme yöntemi, 1990'ların sodyum hızlı reaktör konsepti olan, tasvir edilen metalik yakıtlı İntegral hızlı reaktörün (IFR) bir parçası olarak önerilen Pyroprocessing'dir . Kullanılmış yakıt erimiş tuz içinde çözüldükten sonra, önemli küçük bileşenlerle birlikte büyük ölçüde plütonyum ve uranyumdan oluşan geri dönüştürülebilir aktinitlerin tümü, elektro arıtma/ elektrokazanma kullanılarak ekstrakte edilir . Ortaya çıkan karışım, plütonyumu her zaman ayrılmamış bir gama ve alfa yayan aktinit formunda tutar, bu da hırsızlık senaryolarında hafifçe kendini korur.

PUREX ( plütonyum uranyum indirgeme ekstraksiyonu ), nükleer reaktörler veya nükleer silahlar için yakıtı saflaştırmak için kullanılan kimyasal bir yöntemdir . PUREX, kullanılmış nükleer yakıttan ( harcanmış nükleer yakıt veya ışınlanmış nükleer yakıt) uranyum ve plütonyumun geri kazanılması için fiili standart sulu nükleer yeniden işleme yöntemidir . Sıvı-sıvı ekstraksiyonu iyon değişimine dayanır .

PUREX, esas olarak çok yüksek atomik ağırlıklı ( aktinoid veya " aktinid ") elementlerden (ör. uranyum , plütonyum , amerikyum ) ve daha hafif atomlardan oluşan daha küçük miktarlarda malzemeden, özellikle de Fisyon ürünleri tarafından üretilen fisyon ürünlerinden oluşan kullanılmış nükleer yakıta uygulanır. reaktör çalışması.

Basitleştirilmiş bir plütonyum çıkarma akış şeması.

Bu durumda aktinoit elemanlar esas olarak orijinal yakıtın tüketilmemiş kalıntılarından oluşur (tipik olarak U-235 , U-238 ve/veya Pu-239 ).

Kimyasal işlem

PUREX'te ekstrakte edilen uranil nitrat kompleksinin yapısı.

Yakıt ilk olarak 7 M civarında bir konsantrasyonda nitrik asit içinde çözülür . Çözücü ekstraksiyon topluluğunda üçüncü fazlar olarak adlandırılan emülsiyon oluşumunu önlemek için katılar süzme yoluyla çıkarılır .

Organik çözücü ,% 30 oluşur tributil fosfat a (TBP) hidrokarbon gibi kerosen . Uranyum iyonları, UO 2 (NO 3 ) 2 ·2TBP kompleksleri olarak ekstrakte edilir ; plütonyum benzer kompleksler olarak ekstrakte edilir . Ağırlıklı olarak americium ve curium olmak üzere daha ağır aktinitler ve fisyon ürünleri sulu fazda kalır. Uranil nitrat komplekslerinin trialkil fosfatlarla doğası karakterize edilmiştir.

Plütonyum, plütonyumu sulu faza geçecek olan +3 oksidasyon durumuna dönüştürmek için kerosen çözeltisinin indirgeyici maddelerle işlenmesiyle uranyumdan ayrılır. Tipik indirgeyici ajanlar arasında N,N-dietil- hidroksilamin , demir sülfamat ve hidrazin bulunur . Uranyum daha sonra kerosen çözeltisinden 0.2 M civarında bir konsantrasyonda nitrik asit içine geri ekstraksiyon yoluyla sıyrılır.

PUREX rafinat

PUREX rafinat terimi , uranyum ve plütonyum , bir nükleer yakıt çözünme sıvısından PUREX işlemi ile çıkarıldığında geride kalan nitrik asit içindeki metallerin karışımını tanımlar . Bu karışım genellikle yüksek seviyeli nükleer atık olarak bilinir .

İki PUREX rafinatı mevcuttur. İlk döngüden en yüksek düzeyde aktif rafinat , en yaygın olarak PUREX rafinat olarak bilinendir. Diğeri, uranyum ve plütonyumun tributil fosfat ile ikinci bir ekstraksiyonla rafine edildiği orta aktif döngüdendir .

Purexraffinatecomp.png

Koyu mavi yığın iyonlardır, açık mavi fisyon ürünleridir (grup I Rb/Cs'dir) (grup II Sr/Ba'dır) (grup III Y ve lantanitler'dir ), turuncu korozyon ürünleridir (paslanmaz çelik borulardan) , yeşil ana aktinitlerdir, menekşe küçük aktinitlerdir ve macenta nötron zehiridir )

Şu anda PUREX rafinat, cama dönüştürülmeden önce paslanmaz çelik tanklarda saklanmaktadır . İlk çevrim PUREX rafinat çok radyoaktiftir . Fisyon ürünlerinin tamamına yakınını , demir / nikel gibi korozyon ürünlerini , eser miktarda uranyum, plütonyum ve minör aktinitleri içerir .

Kirlilik

Hanford Bölgesi'ndeki PUREX Tesisi, yeraltı suyunun radyoaktif kirlenmesine neden olan 'bol miktarda sıvı atık' üretmekten sorumluydu.

La Hague ve Sellafield'deki Greenpeace ölçümleri , radyoaktif kirleticilerin sürekli olarak denize ve havaya salındığını gösterdi. Bu nedenle, bu işleme tesislerinin yakınında yaşayan insanlar, doğal olarak oluşan arka plan radyasyonundan daha yüksek radyasyon seviyelerine maruz kalırlar . Greenpeace'e göre bu ek radyasyon küçüktür ancak ihmal edilebilir düzeyde değildir.

Tarih

PUREX işlemi tarafından icat edilmiştir Herbert H. Anderson ve Larned B. Asprey de Metalürji Laboratory de Chicago Üniversitesi bir parçası olarak, Manhattan Projesi kapsamında Glenn T. Seaborg ; 1947'de dosyalanan "Plütonyum için Solvent Ekstraksiyon İşlemi" patentlerinde , kimyasal ekstraksiyonun büyük kısmını gerçekleştiren ana reaktan olarak tributil fosfattan bahseder .

nükleer yeniden işleme sitelerinin listesi

Ayrıca bakınız

Referanslar ve notlar

daha fazla okuma

  • OECD Nükleer Enerji Ajansı, The Economics of the Nuclear Fuel Cycle, Paris, 1994
  • I. Hensing ve W Schultz, Nükleer Yakıt Döngüsü Seçeneklerinin Ekonomik Karşılaştırması, Energiewirtschaftlichen Instituts, Köln, 1995.
  • Cogema, Reprocessing-Recycling: the Industrial Stakes, Konrad-Adenauer-Stiftung'a sunum, Bonn, 9 Mayıs 1995.
  • OECD Nükleer Enerji Ajansı, Plütonyum Yakıtı: Bir Değerlendirme, Paris, 1989.
  • Ulusal Araştırma Konseyi, "Nükleer Atıklar: Ayırma ve Dönüştürme Teknolojileri", National Academy Press, Washington DC 1996.

Dış bağlantılar