Патент на изобретение №2183867

(54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО СПЛАВА ПЛУТОНИЯ В СМЕШАННОЕ ОКСИДНОЕ УРАН-ПЛУТОНИЕВОЕ ТОПЛИВО

(57) Реферат:

Изобретение относится к области атомной энергетики и может быть использовано при конверсии оружейного плутония. Сущность изобретения: для переработки металлического сплава плутония в смешанное оксидное уран-плутониевое топливо растворяют компоненты сплава в расплаве смеси хлоридов щелочных металлов и уранила при барботаже расплава хлором и перемешивании расплава со скоростью 0,8-10 см/с, осаждают смешанные оксиды методом электролиза расплава и отделяют соли от гранулята смешанных оксидов урана и плутония. Преимуществом заявленного изобретения является увеличение скорости растворения сплава. 1 табл.

Изобретение относится к области атомной энергетики и может быть использовано при конверсии оружейного плутония в МОКС – топливо.

Недостатком этого способа является то, что при его осуществлении скорость растворения сплава очень низка, что приводит к усиленному износу оборудования.

Задачей настоящего изобретения является увеличение скорости растворения сплава.

Она достигается тем, что по способу переработки металлического сплава плутония в МОКС топливо, включающему растворение компонентов топлива, осаждение электролизом и отделение солей от гранулята, растворение ведут при перемешивании расплава со скоростью от 0,8 до 10 см/с. При этом скорость растворения сплава увеличивается.

При растворении сплава в расплаве смеси хлоридов щелочных металлов и уранила при барботаже расплава хлором происходят следующие реакции:
3UO₂Cl₂+2Pu(тв.)=3UO₂(тв.)+2PuCl₃ (1)
UO₂(тв.)+2Cl₂(газ)=UO₂Cl₂ (2)
UO₂Cl₂+2С(конструкционный)+Cl₂(газ)=UCl₄+2CO₂(газ) (3)
Pu³⁺+Cl₂(газ)=PuCl₄ (4)
3PuCl₄+Ga(тв.)=3PuCl₃+GaCl₃ (5)
В результате реакции (1) сплав покрывается слоем диоксида урана и дальнейшая скорость растворения сплава определяется скоростью реакций (2) и (3), причем диоксид урана представляет собой компактный осадок.

При перемешивании расплава осадок диоксида урана удаляется в объем расплава в виде порошка с большой величиной площади поверхности и поверхность сплава не пассивируется. Таким образом, одновременно идут реакции (1) – (5), что увеличивает скорость растворения сплава.

При этом перемешивание необходимо вести со скоростью от 0,8 до 10 см/с. Это связано с тем, что при перемешивании расплава со скоростью до 0,8 см/с поверхность сплава зарастает осадком диоксида урана и скорость растворения сплава снижается. При скорости перемешивания более 10 см/с часть поверхности сплава оказывается не покрытой расплавом, что приводит к возгоранию сплава при непосредственном контакте с газообразным хлором и выбросу хлоридов плутония в ловушку возгонов. При этом возрастают потери плутония.

Таким образом, для увеличения скорости растворения сплава проводят перемешивание расплава со скоростью от 0,8 до 10 см/с.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

^oC. Начальная концентрация урана в расплаве составляла 20%. Растворение сплава проводили барботажем хлора через расплав и с/без перемешивания расплава в устройстве перемешивания расплава-загрузки сплава. Солевые пробы передавали на радиометрический анализ по Pu.

Параметры и результаты даны в таблице. Результаты, приведенные в таблице, показывают, что увеличение скорости растворения сплава происходит при использовании изобретения.

Формула изобретения

Способ переработки металлического сплава плутония в смешанное оксидное уран-плутониевое топливо, включающий операции растворения компонентов сплава в расплаве смеси хлоридов щелочных металлов и уранила при барботаже расплава хлором, осаждения смешанных оксидов электролизом расплава и отделения солей от гранулята смешанных оксидов урана и плутония, отличающийся тем, что растворение ведут при перемешивании расплава со скоростью 0,8 – 10 см/с.

РИСУНКИ

Изменения:

Зарегистрирован переход исключительного права без заключения договора
Дата и номер государственной регистрации перехода исключительного права: 24.03.2010/РП0000642
Патентообладатель: Открытое акционерное общество “Государственный научный центр – Научно-исследовательский институт атомных реакторов”
Прежний патентообладатель: Федеральное государственное унитарное предприятие “Государственный научный центр Российской Федерации – Научно-исследовательский институт атомных реакторов”

Номер и год публикации бюллетеня: 17-2002

Извещение опубликовано: 10.05.2010 БИ: 13/2010