Глава 9

АФФИНАЖ и МЕТАЛЛУРГИЯ ПЛУТОНИЯ

Получение металлического плутония или двуокиси плутония тре­бует предварительного концентрирования и очистки растворов нитрата плутония, полученных в результате экстракции ТБФ или гексоном, или по осадительной технологии. При очистке и концентрировании плутония возникают трудности, связанные с опасностью превышения критической массы, токсичностью материала и его высокой стоимостью. Для кон­центрирования и очистки применяются экстракция, сорбция, осаждение и упаривание. Схема процесса аффинажа и концентрирования показа­на на рис. 9.1.

настдор нитрата Pu 0.1-1,0%

Рис. 9Л, Общая схема аффинажа и металлургии Pu

9.1. Экстракционный аффинаж

Специфическими особенностями растворов, подлежащих аффинажу и концентрированию являются содержание плутония близкое к содер­жанию урана, незначительное количество продуктов деления и при­сутствие в растворах сульфат-ионов. Эти особенности влияют на коэф­фициент распределения плутония при экстракции ТБФ, При уменьше­нии содержания урана коэффициент распределения плутония возрастает. В то же время очистка от продуктов деления ухудшается. Присутствие сульфат-ионов обусловливает уменьшение коэффициента распределения Pu. С увеличением концентрации HN0₃ до 6 М коэффи­циент распределения Pu (IV) растет, но растет также и коэффициент распределения Zr (Nb), в то время как очистка от Ru улучшается. С ростом концентрации ТБФ коэффициент распределения Pu (IV) так­же увеличивается.

С учетом влияния перечисленных факторов на экстракцию плутония ТБФ аффинаж проводится при следующих оптимальных условиях: 20— 30%-ный раствор ТБФ, 2—4 М HN0₃. Схема аффинажа плутония с применением ТБФ показана на рис. 9.2.

Для аффинажа плутония наряду с ТБФ используются также ами­ны. По применению экстракция аминами разработано несколько тех­нологических схем.

В схеме Ок-Риджской национальной лаборатории раствор из раз­делительного цикла экстракционного процесса с ТБФ, содержащий 0,5—2,0 г/л Pu, после окисления его до Pu (IV) экстрагируют 0,16 М раствором ТЛА в диэтилбензоле. После промывки 0,5 М HN0₃ реэкст- рагируют плутоний 3—4 М СНзСООН. Процесс экстракции состоит из

четырех ступеней, процессы промывки, реэкстракиии — из шести каж­дый. Коэффициент очистки Pu от 2т — Nb при аффинаже достигает 10^і. В реэкстракте перед упариванием содержится 20—60 г/л Pu.

На заводе фирмы «Еврокемик» из раствора с концентрацией 15 г/л Pu экстрагируют плутоний 0,32 М ТЛА в сольвес-со-100. Органи­ческий раствор промывают 0,5 М ITNO3, затем осаждают Pu нспо-

Растдор

Растдор для pesKcm- ра ки.Ии

T5*

(1рты§ной рартдор

•г пи

ТБФ на регенерации?

регенерацию

Лромыдиой дпя ргзкст- ' растбср ращии

Ш, ТШ0₂

Растдои

Ш₃ №Щ

і

Исходный раствор

I

Концентри- роЗание

1 tj v

' т®

1

20 % ТБФ 8 керосине

Рафииат

% ТБФ д керосине

-

На мета/г- яургинъекай

Процес

Рф- 20% ТБФ наю -8 керосине

Рис. 9.2. Схема двух циклов экстракционного аффинажа Pu с применением ТБФ

р7 г A Рц 0₉5¥г//ПЗ О_у7 г/а Fe 2,5М HN0₃ O_t?JH Н₂$0*

О,S3 мк Ка/ц V- продуктов дешин