Регенерация плутония

С помощью экстракции, осаждения, сорбции успешно решаются важнейшие вопросы технологии переработки облученного горючего, но ни один из этих способов не дает возможности провести регенерацию до конца, т.е. полностью очистить ядерное горючее от продуктов деления, отделить плутоний (или ²³³U) от урана (или Th) и получить эти материалы в форме металла или соединений, пригодных для дальнейшего использования [1].

Растворы, полученные в результате экстракционно-реэкстракционного и сорбционно-десорбционного процессов или сконцентрированные упариванием, используют для осаждения плутония. В технологической практике применяют следующие способы:

– осаждение пероксида плутония;

– осаждение оксалата плутония(IV);

– осаждение фторида плутония [1].

PuO₂, образующийся в результате термического разложения осадков соединений плутония, можно использовать как исходный материал для получения галогенидов плутония, а затем металла или в качестве ядерного горючего. Требования, предъявляемые в этих двух случаях к диоксиду, различны: в первом случае он должен обладать высокой химической активностью, чтобы из него можно было получить галогениды плутония с высоким выходом, а во втором, наоборот, должен быть по возможности инертным веществом, не вступающим в химические реакции с другими компонентами ядерного горючего и материалом оболочки твэла [1].

Рецикл плутония является наиболее сложной проблемой замкнутого топливного цикла. В России есть солидная сырьевая база для ядерной энергетики, базирующейся на смешанном уран-плутониевом топливе – складируемый на заводе РТ-1 очищенный диоксид плутония и плутоний в не переработанном топливе РБМК и ВВЭР-1000. Но в настоящее время использование плутония в качестве топлива ограничивается масштабами опытно-промышленных установок [7]. Перерабатывать облученное топливо ВВЭР-1000 и РБМК-1000 для изготовления из выделенных плутония и урана ТВС для начальных загрузок быстрых реакторов нового поколения планируется с 2040 г [8].

Существенных успехов в использовании регенерированного плутония в тепловых реакторах достигла Франция. Из 11-12 т плутония, получаемого при переработке отработавшего топлива PWR и BWR, примерно 8,5 т идет на изготовление смешанного топлива, используемого в PWR. Помимо Франции MOX-топливо используют в Европе на АЭС Германии, Бельгии и Швейцарии.

Исследуются и другие виды топлива для сжигания регенерируемого плутония. Один из них – диоксид плутония, включенный в инертную матрицу, например из оксида циркония. Предложена также смесь регенерируемого плутония с обогащенным природным ураном с содержанием плутония ~2% [9].

Для упрощения переработки отработавшего топлива тепловых реакторов и проектируемых быстрых реакторов, а также уменьшения риска распространения плутония предложено совместно выделять уран и плутоний. Это позволит возвратить в топливный цикл как регенерируемый уран, так и плутоний [9].

Дата добавления: 2015-07-21