Метод за регенериране на разграден циркулиращ екстрагент, Патентна банка
Изобретението се отнася до областта на хидрометалургията и водните методи за преработка на облъчено ядрено гориво на атомни електроцентрали (атомни електроцентрали ОЯГ) по отношение на методите на вътрециклова регенерация на циркулиращ екстрагент, състоящ се от неутрални и/или кисели фосфорсъдържащи съединения и въглеводороди разредител, от продуктите от тяхното разграждане и остатъчни целеви и/или нецелеви метали. Методът се състои в използване на разтвори на бикарбонати на моновалентни силни основи, по-специално натриев бикарбонат, тетраетиламин или гуанидин, или термично стабилни разтвори на карбонати на моновалентни слаби основи, или смес от карбонати и бикарбонати на моновалентни слаби основи, като напр. хидразин или метиламин, за регенериране на екстрагента. Изобретението позволява да се увеличи броят на циклите на екстрагента. 14 пр., 2 таб.
Изобретението се отнася до областта на хидрометалургията и водните методи за преработка на облъчено ядрено гориво на атомни електроцентрали (атомни електроцентрали ОЯГ) по отношение на методите на вътрециклова регенерация на циркулиращ екстрагент, състоящ се от неутрални и/или кисели фосфорсъдържащи съединения и въглеводороди разредител, от продуктите от тяхното разграждане и остатъчни целеви и/или нецелеви компоненти.
По този начин, по време на екстракционната обработка на АЕЦ SNF, използвайки трибутил фосфат (TBP) във въглеводороден разредител като екстрагент, продуктите на хидролиза, радиолиза, нитриране и окисление и на двата компонента се образуват при радиационно-химично въздействие върху екстрагента. За един цикъл се натрупват средно 100-200 mg/l дибутил фосфорна киселина (DBPA),
50 mg/L висши карбоксилни киселини и
20 mg/l нитросъединения, както и превъзходни количества карбонилни съединения и някои естери на азотна и азотна киселини. Когато рециклираният органичен разтвор се използва повторно, без да се отстраняват продуктите от разграждането, тяхното натрупване ще повлияе отрицателно на факторите за пречистване и хидродинамиката на процеса. В този случай екстрагентът може да съдържа неекстрахирани остатъчни количества от различни елементи, на първо място уран, както и цирконий, плутоний, рутений и желязо, което се дължи както на тяхното комплексиране с продуктите от разграждането на екстрагента, така и на възможните непълнота на повторното извличане. Следователно във всички технологични схеми на съществуващи и планирани инсталации за преработка на ОЯГ от атомни електроцентрали органичният разтвор след повторно извличане на целевите компоненти се подлага на измиване, което позволява отстраняване, преди всичко, на комплексиране на органични примеси и замърсяване на остатъците от различни метали, задържани от тях. Такова измиване в радиохимичните инсталации се извършва в непрекъснат режим в смесители и седиментационни резервоари с голяма повърхност за разделяне на фазите, докато в хидрометалургичните инсталации такова почистване най-често се извършва в статичен режим.
Традиционният и най-разпространен метод за пречистване на екстрагента от продукти за радиолиза и техните съединения с актиниди и продукти на делене, както и корозия на оборудването, е промиването му с 0,2-0,5 mol/L водни разтвори на натриев карбонат, натриев хидроксид или тяхната смес (Громов Б. В., Савелиева В. И., Шевченко В. Б. „Химична технология на облъчено ядрено гориво.“ М.: Енергоатомиздат, 1983, стр. 352). Този метод се приема от нас като прототип.
Недостатъкът на метода-прототип е образуването на натриеви соли с дълговерижни органични киселини, които са продукти на облъчване на разредителя и продукти на разграждане на полимерите на екстрагента, и двата проявяват повърхностноактивни свойства по време на фазово разделяне в алкална среда, което води до образуването на трудно отделима водно-органична емулсия и утаяване.
Заедно с това, използването на амониев карбонат за реекстракция на уран в урановата хидрометалургия е известно отдавна (Хидрометалургична обработка на суровини от уранова руда. Смирнов Ю. В., Ефимова З. И., Скороваров Д. И., Иванов Г. Ф. - М.: Атомиздат, 1979 г. 280 с.). Употребата му за регенериране на циркулиращ екстрагент е по-малко известна (Шевченко В.Б., Повицки Н.С., Соловкин А.С. Някои характеристики на обработката на облъчени горивни елементи на първата атомна електроцентрала на СССР. Материали от Втората международна конференция за мирното използване на Атомна енергия, Женева, 1958 г. - Трудове на съветски учени, т. 4. Химия на радиоелементите. М. Атомиздат. 1959, стр. 28-33). Този реагент не индуцира образуването на стабилни емулсии и в същото време позволява отстраняването на дибутил фосфорната киселина. Неговият недостатък е тенденцията към разлагане с изпаряване на амоняк и въглероден диоксид от системата, особено с повишаване на температурата, което е необходимо както при предишната операция за ефективна реекстракция на уран, така и при регенериране на самия екстрагент за ускоряване реакцията на разлагане на DBPA комплексите и образуването на соли от него с минимално възможния специфичен обем на регенериращия разтвор.
Известна е и възможността за използване на метиламин карбонат за отстраняване на уран от разтвор на силен неутрален комплексиращ екстрагент (RF патент № 2235375, бик. № 24, 2004).
Подобни проблеми възникват, когато хидроксамовите или алкил фосфорните киселини се използват във въглеводороден разредител, особено след като те често се използват като разтвор в наситени въглеводороди с добавяне на TBP като деемулгатор.
Целта на заявеното изобретение е изборът на реагенти, които нямат горния недостатък, тоест позволяват органичните лиганди и примесните елементи да бъдат измити от екстрагента, без да се създават трудно отделими емулсии и утайки, образувани, преди всичко от натриеви соли на мастни киселини. В този случай разтворите на такива реагенти трябва да са термично стабилни.