Bagaimana cara pemrosesan ulang bahan bakar nuklir bekerja?

8

Sejauh yang saya tahu, sel bahan bakar yang habis dihancurkan, dan dipecahkan dalam asam nitrat.

Apa yang akan terjadi setelah itu? Asam nitrat ini mungkin mengandung spektrum garam berbeda yang sangat luas (secara praktis, semua unsur antara 35-65, namun banyak transuran, dan banyak uranium (keduanya 235 iklan 238), dan plutonium).

Untuk mencapai pemrosesan ulang yang efisien, uranium (atau, paling tidak, elemen aktinid) harus dipisahkan dari larutan ini. Tapi, AFAIK, mereka memiliki sifat kimia yang sangat berbeda. Bagaimana mungkin hanya memisahkan bahan transuranic?

nuclear-technology nuclear-reprocessing

— peterh - Pasang kembali Monica
sumber

1

Haruskah kita ulangi pertanyaannya menjadi hanya pemisahan produk fisi dan uranium (Yang menurut saya pertanyaan utama)? Karena pra dan pasca pengolahan adalah topik teknik yang cukup besar juga.

— John HK

6

Ekstraksi Produk Fisi

Pemisahan plutionium dan uranium dari produk fisi lainnya dilakukan dengan molekul organik tributil fosfat dengan ekstraksi cair-cair . Anda memiliki dua fase, satu organik dan satu air. Produk fisi akan menyelesaikan dalam fase air dan uranium / plutonium akan menyelesaikan dalam fase organik dengan tributil fosfat.

Pemisahan Uranium / Plutonium

Untuk memisahkan uranium dari plutonium, Anda harus mengurangi plutonium dengan uranium nitrat. Sekali lagi, Anda memiliki dua aliran: Satu dengan uranium / plutonium dari sebelumnya dan satu aliran air dengan uranium nitrat (U4 +). Plutonium akan dikurangi dan dipecahkan dalam larutan air.

Untuk mencapai proses kimia yang disebutkan di atas, ekstraksi cair-cair Anda dapat menggunakan desgins berikut:

Pengaduk-Pengaduk

Pengaduk-Pengaduk ( sumber )

Kolom pulsa

Kolom ( sumber )

Prinsipnya selalu: Fase organik lebih ringan dari fase berair. Kedua fase pertama dipisahkan, kemudian dicampur, dan kemudian dipisahkan lagi. Selama pencampuran reaksi kimia terjadi.

Silakan lihat sumber yang disebutkan untuk informasi lebih lanjut.

— John HK
sumber

6

Anda dapat mencoba Wikipedia , tetapi mereka mencatat bahwa artikel tersebut mungkin tidak memenuhi standar kualitas di sana, jadi saya akan menjauh dari sana sebagai sumber. The Dunia Nuclear Association tampaknya lebih kredibel, pula. Halaman mereka membahas proses. Mengutip bagian berjudul "Memproses ulang hari ini - PUREX" (penekanan milik saya):

Semua pabrik pemrosesan ulang komersial menggunakan proses PUREX (ekstraksi plutonium uranium) hidrometalurgi yang terbukti dengan baik. Ini melibatkan melarutkan elemen bahan bakar dalam asam nitrat pekat. C pemisahan hemical uranium dan plutonium kemudian dilakukan dengan langkah-langkah pelarut ekstraksi (neptunium - yang dapat digunakan untuk memproduksi Pu-238 untuk termo-listrik generator untuk pesawat ruang angkasa - juga dapat dipulihkan jika diperlukan). Pu dan U dapat dikembalikan ke sisi input dari siklus bahan bakar - uranium ke pabrik konversi sebelum pengayaan ulang dan plutonium langsung ke fabrikasi bahan bakar MOX.

$\to$

Lebih jauh di bawah, catatan WNA

Bahan bakar yang digunakan dicincang dan dilarutkan dalam asam nitrat pekat panas. Tahap pertama memisahkan uranium dan plutonium dalam aliran asam nitrat berair dari produk fisi dan aktinida minor dengan proses ekstraksi pelarut berlawanan, menggunakan tributil fosfat yang dilarutkan dalam minyak tanah atau dodekana. Dalam kolom berdenyut uranium dan plutonium memasuki fase organik sementara produk fisi dan elemen lainnya tetap dalam rafinat berair.

Dalam kolom berdenyut kedua uranium dipisahkan dari plutonium oleh reduksi dengan kelebihan U4 + ditambahkan ke aliran air. Plutonium kemudian dipindahkan ke fase berair sementara campuran U4 + dan U6 + tetap dalam fase organik. Kemudian dilepaskan dari pelarut organik dengan asam nitrat encer.

Plutonium nitrat dipekatkan dengan penguapan kemudian dikenakan proses presipitasi oksalat diikuti dengan kalsinasi untuk menghasilkan PuO2 dalam bentuk bubuk. Uranium nitrat dipekatkan dengan penguapan dan dikalsinasi untuk menghasilkan UO3 dalam bentuk bubuk. Ini kemudian dikonversi menjadi produk UO2 dengan mengurangi hidrogen.

$U^{4+}$

Itu bagian kimianya. Saya belum dapat menemukan banyak informasi tentang metode mekanik tertentu (yaitu teknik murni yang Anda cari). Bahkan, paten asli untuk PUREX tidak mencakup proses mekanis, membuat saya percaya bahwa pengaturan yang tepat dapat bervariasi.

PDF ini agak membantu. Dikatakan bahwa bahan input dipotong pertama kali. Keranjang berlubang kemudian digunakan untuk memisahkan mesin ini dari sisa larutan; "pelarut roda" dapat digunakan.

Saya punya beberapa informasi, walaupun untuk metode non-PUREX. Untuk pengolahan ulang air (lihat halaman 12), pemukim mixer (ruang pencampur dengan ruang pengendapan), kolom dan sentrifugal adalah bagian utama dari peralatan.

— HDE 226868
sumber