Аффинажный цикл

Схема содержит 3 экстракционных цикла

1. Аффинаж Pu

водный раствор Pu(III)

окисление Pu(III) до Pu(VI)

экстракция Pu(VI)

окислительная промывка

реэкстракция Pu

Na₂Cr₂O₇

рафинат

гексон

экстракт Pu

Промывной раствор на первый цикл

Al(NO₃)₃

Na₂Cr₂O₇

HNO₃разбавленная

гексон

Pu в боеголовки

2. Аффинаж U

нейтрализация

нейтрализация

межциклическое упаривание

экстракция U

рафинат ПД

гексон

промывка от Pu

Fe(III)

Al(NO₃)₃

Pu(III)

реэкстракция U

HNO₃разбав.

гексон

раствор U на III цикл

Очистка происходит за счет постоянного повторения операции.

3. Такой же как I

Коэффициенты очистки

	компоненты	U	Pu
I цикл		5000	8000
		8000	80000
II цикл		60	800
		60	800

Вторая схема Buttex.

Разработанав 1952 году в Англии.

Экстрагент – дибутиловый эфир этиленгликоля. Устойчив к HNO₃высаливатель не используется. HNO₃ – сама высаливатель.

Нейтрализация производится аммиаком образование нитрата аммония (взрывоопасен).

Уран реэкстрагируется слабым раствором HNO₃, затем дочищается в двух экстракционных циклах (экстрагентБутекс).

Плутоний, который выводили в водную фазу, дочищали на втором цикле бутексом, на первом цикле – ТБФ, т.к. бутекс не обеспечивал должной очистки.

Бутекс требует применения разбавителя, т.к. вязкость и плотность не обеспечивают необходимых гидродинамических показателей.

t_{вспышки}=146С

t_{кипения}=286С.

Пурекс – процесс

П – плутоний

У – уран

Р – «рифайн» - переработка

Екс – экстракция.

Экстрагент на всех циклах – ТБФ.

Введение высаливателя не требуется, т.к. HNO₃ – рабочая среда и высаливатель (ее можно использовать повторно).

Требуется разбавитель для ТБФ.

Плотность =0,973 г/см³.

t_{кипения}=289С.

t_{вспышки}=146С.

Достоинства ТБФ:

• высокая селективность к U, Pu, Np;

• высокаяt_{вспышки};

• низкая растворимость в водных растворах;

• низкие потери в водной фазе;

• растворимость ТБФ в воде 0,6%;

• растворимость воды в ТБФ 0,7%;

• стойкость к воздействию HNO₃до концентрации 10 моль/л;

• высокая стойкость к радиолизу;

• малая летучесть;

• совместимость со многими разбавителями.

Недостатки ТБФ:

• высокая вязкость и плотность, что приводит к обязательномудобывлению разбавителя;

• относительно легкая гидролизуемость с образованием и накоплением моно- и дибутилфосфатоф (МБФ и МБФ);

• способность к образованию третьей фазы (сольват металла с ТБФ – обогащенная фаза, а разбавитель – обедненная органическая фаза);

• низкая емкость по плутонию (25 г/л), по урану 120г/л.

Требования к разбавителям:

• совместимость сэкстрагентом;

• плотность, отличная от 1;

• малая вязкость;

• химическая и радиационная стойкость.

Разбавители

легкие тяжелые

<1

В качестве легких разбавителей используют : предельные углеводороды, керосин, синтин, РЭД-1 ( разбавитель экстракционный диароматизированный)

РЭД-1:

• 10-15 атомов углерода в цепочке;

• t_{вспышки}=96С;

• =0,75 г/см³;

• вязкость < 1 сантипуаза (10^-3 Пас);

• растворимость в воде 1 мг/л;

• ПДК в воздухе 300 мг/м³ (не очень токсичен);

• при насыщении ураном плотность увеличивается и при определенном насыщении возникает инверсия фаз (органика окажется внизу).

Чтобы не было инверсии:

_{системы разбавителя с ТБФ} = 0,75 + 0,0023С_ТБФ

[ТБФ] = [% об.]

Чем больше ТБФ в системе, тем больше плотность.

После контакта с урансодержащим раствором:

_{экстракта}= 0,75 + 0,0023С_ТБФ + 0,33С_урана

 не должна превышать 1, чтобы не было инверсии.

Недостатки системы «ТБФ – РЭД-1»:

• низкая t_{вспышки}=100С;

• разбавитель нитруется азотной кислотой;

• радиолитическое и гидролитическое разложение ТБФ.

В качестве тяжелого разбавителя используют хлорированные углеводороды (ГХБД – гексахлорбутадиен)

CCl₂=CCl-CCl=CCl₂

 = 1,68 г/см³

t_{кипения}=208С

вязкость  = 3 сПз

ПДК в воздухе = 5000 мг/м³(высокая токсичность).

Достоинства:

• _{30% (или 20%) ТБФ в ГХБД} = 1,47 г/см³;

• радиационная стойкость (в 2 раза выше, чем у ТБФ с легким разбавителем);

• продукты разложения не вмешиваются в экстракцию;

• ядернобезопасен³⁵Cl(n,)³⁶Cl, Cl–поглотитель нейтронов;

• не горюч.

Получение :C₄H₁₀ + 8Cl₂ C₄Cl₆ + 10HCl

Легкие разбавители нормального парафинового ряда образуют растворы с ТБФ, которые в высокой степени склонны к нарушению гомогенности при превышении максимальной емкости экстрагента.

Тяжелые разбавители в этом случае лучше обеспечивают гомогенность системы.