핵연료 재 처리는 어떻게 작동합니까?


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내가 아는 한, 고갈 된 연료 전지는 분쇄되어 질산으로 분해됩니다.

그 후에 무엇이 올까요? 이 질산은 아마도 매우 다양한 스펙트럼의 다른 소금 (실제로 35-65 사이의 모든 원소들과 아직 많은 트라 우란들, 그리고 많은 우라늄 (235 ad 238)과 플루토늄)을 포함해야합니다.

효율적인 재 처리에 도달하기 위해서는 우라늄 (또는 적어도 악티늄 원소)이이 용액에서 분리되어야합니다. 그러나 AFAIK는 화학적 특성이 매우 다릅니다. Transuranic 재료 만 분리하는 방법은 무엇입니까?


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우리는 핵분열 생성물과 우라늄의 분리에 대해서만 문제를 바꿔야합니까 (주된 질문은 무엇입니까)? 사전 및 사후 처리도 매우 큰 엔지니어링 주제이기 때문입니다.
John HK

답변:


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핵분열 제품 추출

다른 핵분열 생성물로부터 플루 티움 및 우라늄의 분리는 액체-액체 추출에 의해 유기 분자 트리 부틸 포스페이트로 수행 된다 . 유기상과 수성상의 두 가지 상이 있습니다. 핵분열 생성물은 수성상에서 풀릴 것이고 우라늄 / 플루토늄은 트리 부틸 포스페이트로 유기상에서 풀릴 것이다.

우라늄 / 플루토늄 분리

플루토늄에서 우라늄을 분리하려면 질산 우라늄으로 플루토늄을 줄여야합니다. 다시 말하지만, 두 개의 스트림이 있습니다. 하나는 이전의 우라늄 / 플루토늄을 사용하고 다른 하나는 질산 우라늄 (U4 +)을 사용하는 수성 스트림입니다. 플루토늄은 수용액에서 환원되어 용해 될 것이다.

위에서 언급 한 화학 공정을 달성하기 위해 액체-액체 추출은 다음과 같은 desgin을 사용할 수 있습니다.

믹서 정착

믹서 정착( 소스 )

맥박 란

기둥( 소스 )

원칙은 항상 : 유기상은 수 성상보다 가볍다. 두 상을 먼저 혼합 한 후 분리 한 다음 다시 분리합니다. 혼합하는 동안 화학 반응이 발생합니다.

자세한 내용은 언급 된 소스 를 참조하십시오.


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Wikipedia을 사용해 볼 수는 있지만 기사가 품질 표준을 충족하지 못할 수 있으므로 소스로 멀리 떨어져 있습니다. 세계 원자력 협회는 어쨌든, 신용 할 것으로 보인다. 그들의 페이지는 그 과정을 논의합니다. "오늘 재 처리 – PUREX"(강조 광산) 섹션을 인용하십시오.

모든 상업용 재 처리 설비는 잘 입증 된 습식 야금 PUREX (플루토늄 우라늄 추출) 공정을 사용합니다. 여기에는 농축 질산에 연료 성분을 용해시키는 것이 포함됩니다. C 우라늄과 플루토늄 hemical 분리 후 용매 추출 단계 (- 우주선 용 열전기 발전기 푸 238의 제조에 사용될 수있다 - 필요한 경우에도 복구 될 수 넵투늄)에 의해 수행된다. Pu와 U는 연료 사이클의 입력쪽으로 다시 공급 될 수 있습니다. 다시 농축하기 전에 우라늄은 전환 플랜트로, 플루토늄은 MOX 연료로 바로 생산됩니다.

텍스트 블록 일관된 요약 : 화학 용제가 사용된다.

아래에서 WNA 메모

사용한 연료는 잘게 잘리고 뜨거운 농축 질산에 용해됩니다. 제 1 단계는 등유 또는 도데 칸에 용해 된 트리 부틸 포스페이트를 사용하여 역류 용매 추출 공정에 의해 수성 질산 스트림 내의 우라늄 및 플루토늄을 핵분열 생성물 및 작은 악티늄으로부터 분리한다. 펄스 열에서 우라늄 및 플루토늄은 유기상으로 들어가고 핵분열 생성물 및 다른 원소는 수성 라피 네이트에 남아있다.

제 2 펄스 칼럼에서 우라늄은 수성 스트림에 과량의 U4 +를 첨가하여 환원시킴으로써 플루토늄으로부터 분리된다. 이어서 플루토늄을 수성 상으로 옮기고 U4 + 및 U6 +의 혼합물은 유기상에 남는다. 그런 다음 묽은 질산으로 유기 용매에서 제거됩니다.

플루토늄 니트 레이트는 증발에 의해 농축 된 다음 옥살 레이트 침전 공정에 이어 하소하여 분말 형태의 PuO2를 생성한다. 우라늄 질산염은 증발에 의해 농축되고 하소되어 분말 형태의 UO3를 생성한다. 그런 다음 수소 환원에 의해 UO2 산물로 변환됩니다.

중요한 화합물 : 트리 부틸 포스페이트, 등유 및 도데 칸, 및 수성 아피 네이트는 질산 이후 용매로서 사용된다. 그런 다음 와 반응 하고 우라늄과 플루토늄이 분리됩니다.U4+


그것이 화학 부분입니다. 특정 기계적인 방법에 대한 많은 정보를 찾을 수 없었습니다 (예 : 순수한 공학). 실제로 PUREX 의 최초 특허 는 기계적 공정을 다루지 않으므로 정확한 설정이 다를 수 있다고 생각합니다.

이 pdf 는 다소 도움이됩니다. 입력 재료가 먼저 잘 린다고합니다. 그런 다음 천공 된 바스켓을 사용하여이 기계를 나머지 용액과 분리합니다. "휠 디 졸버"가 사용될 수있다.

PUREX 이외의 방법에도 불구하고 몇 가지 정보가 있습니다. 수성 재 처리 (12 페이지로 이동)의 경우 믹서 침강 기 (침강 챔버가있는 혼합 챔버), 컬럼 및 원심 분리기가 주요 장비입니다.

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