Застосування деяких хімічних елементів для інгібування утворення опадів, містять модібдат цирконію, у водному розчині, що містить елемент молібден і елемент цирконій

 

Область техніки, до якої належить винахід

Винахід відноситься до застосування деяких хімічних елементів для інгібування утворення опадів, містять модібдат цирконію.

Даний винахід, кажучи більш конкретно, що знаходить застосування в області регенерації використаних палив, в якій воно може бути використано для інгібування утворення опадів, містять модібдат цирконію, азотнокислих розчинах регенерації, що містять елемент молібден і елемент цирконій.

Рівень техніки

Молібден і цирконій являють собою два основних продукту ядерного поділу, що зустрічаються в ході способів регенерації використаних палив, а саме під час стадій розчинення опромінених палив та концентрування продуктів ядерного поділу і зберігання виходять в результаті розчинів. За межами концентрації, що перевищує концентрацію розчинності елементів молібдену і цирконію в рідкому середовищі, в якій вони перебувають (у загальному випадку азотнокислом розчині), водні форми молібдену і цирконію можна осаджувати для отримання твердих опадів, що містять гідрат молібдату цирконію.

Освіта даних опадів в основному може створювати два типи про�ирование апаратури, вводиться в дію при регенерації використаних палив, або навіть пошкодити її незворотнім чином.

Другий полягає у віднесенні та накопиченні в опадах вторинних іонів, що може відбуватися внаслідок включення у опади, або адсорбирования на їх поверхні. Наприклад, несеться плутоній в результаті утворення осаду змішаного молібдату цирконію і плутонію. Ще одним прикладом є цезій, який може бути винесений в результаті його адсорбирования на молибдате цирконію. Таким чином, результатом цього в загальному випадку може бути накопичення радіоактивних елементів і матеріалу, що розщеплюється, і це буде мати місце в будь-якій апаратурі способу для точного прийому утворених при розчиненні розчинів або прийому молібдату цирконію, отриманого по ходу технологічного потоку раніше.

При відшуканні рішення щодо усунення даних недоліків були початі дії по виправленню ситуації, спрямовані на видалення утворених опадів молібдату цирконію. Дані дії по виправленню ситуації можуть бути механічного порядку або хімічного порядку, а саме полягати в розчиненні опадів, утворених під дією карбонату натрію або розчину, сод�ьку вони генерують додаткові відходять потоки, які після цього повинні бути піддані обробці.

В даний час у літературі не представлено жодного технічного пропозиції, що передбачає створення перешкод для утворення опадів, містять модібдат цирконію, а саме в розчинах для регенерації використаних палив. Єдині дослідження, що відносяться до молибдату цирконію в способі регенерації використаних палив, фокусуються на кінетику утворення осаду залежно від робочих умов, від температури, кислотності та концентрації. В інших більш загальних дослідженнях описувалися можливі області застосування молібдату цирконію в якості каталізатора, іонообмінника, проміжного продукту для освіти ZrMo2O8.

Тому існує реальна потреба у технічному рішенні, при використанні якого можна зменшити або навіть запобігти утворенню опадів, містять модібдат цирконію, у водному розчині, такому як азотнокислий розчин, що містить елемент молібден і елемент цирконій, відмінному від надання впливу на робочі умови щодо температури, кислотності та концентрації.

Розкриття винаходу

Як на свій подив виявили винахідники, н�дат цирконію, у водному розчині, що містить елемент молібден і елемент цирконій.

Тому винахід відноситься до застосування, щонайменше, одного хімічного елемента, вибраного з плутонію, телуру, сурми і їх сумішей, для інгібування утворення осаду, що містить модібдат цирконію, у водному розчині, що містить елемент молібден і елемент цирконій.

Для більш детального розкриття опису винаходу заявники далі наводять такі визначення.

Під осадом зазвичай розуміється нерозчинна тверде тіло, утворене, щонайменше, з двох розчинних хімічних елементів (в даному випадку молібдену і цирконію), присутніх в певній частині у водному розчині, при цьому освіта даного тіла відбувається відразу при перевищенні меж розчинності вищезазначених хімічних елементів. Утворення осаду зазвичай може включати два явища:

- перше - явище зародкоутворення, в ході якого хімічні елементи вступають в реакцію один з одним з утворенням твердих попередників зародків осаду;

- друге - явище, зване кристалізацією кристалітів з попередньо утворених твердих зародків.

Під інгібуванням зазвичай понимаетмолибдат цирконію.

Як можна собі уявити без наміру зв'язувати себе теорією, деякі з перелічених вище елементів будуть задіяти хімічні модифікування осаду, що містить модибдат цирконію. Таким чином, в порядку прикладу плутоній у своїй формі Pu (IV), щонайменше, частково заміщує цирконій в молибдате цирконію з утворенням змішаного молібдату плутонію і цирконію, який є в більшій мірі розчинною, ніж модібдат цирконію, наприклад, в розчині азотної кислоти. Результат являє собою швидке збільшення розчинності твердого розчину при даному кількісному співвідношенні Pu (IV)/(Zr+Pu (IV)) і тому зменшення сили хімічного осадження.

Зокрема, водний розчин винаходу може бути розчином азотної кислоти, який значною мірою може являти собою результат розчинення використаного ядерного палива під дією азотної кислоти. Розчин азотної кислоти, наприклад, може характеризуватися нормальністю в діапазоні від 0,5 до 6 н. і може мати температуру в діапазоні від 20°С до температури кипіння.

Елементів, що використовуються в якості інгібітора в обсязі винаходу, властиво перевагу, що полягає в тому, що вони �вим інгібіторів властива особливість, полягає у не дуже великий їх стійкості, зокрема в азотнокислої середовищі. Крім того, інгібітори, що мають фосфатні групи, можуть стимулювати осадження плутонію, цирконію або молібдену у формі фосфатів даних елементів.

Згідно з винаходом у кращому випадку хімічний елемент, здатний інгібувати утворення молібдату цирконію, являє собою плутоній з валентністю (IV), теллур з валентністю (VI), сурму та їх суміші.

Вищезазначені інгібуючі елементи можуть бути елементами, вже присутніми в розчинах для регенерації використаних палив. Таким чином, операція інгібування, тим самим, може складатися, найбільше, при недостатності у початковому розчині кількості вищезазначених елементів, у введенні в середовище, що містить елемент молібден і елемент цирконій, додаткової кількості інгібуючої елемента, вже присутнього в згаданому розчині, для збільшення його концентрації.

Дане додаткову кількість, наприклад, може бути результатом наявності потоку рецикла, що містить згаданий елемент. Таким чином, в даному випадку інгібуючий елемент вже присутня у звичайному способі регенерації і, таким оможет бути використано в способі інгібування, включає стадію введення водного розчину, що містить елемент молібден і елемент цирконій, в контакт, щонайменше, з одним попередньо визначеною кількістю щонайменше одного елемента, вибраного з плутонію, телуру, сурми та/або їх сумішей, при цьому дане попередньо певну кількість вибирають таким чином, щоб інгібувати утворення осаду, що містить модібдат цирконію.

Дане попередньо певну кількість може бути визначена в результаті проведення таких далі випробувань:

- порівняльне випробування для розчину, що містить молібден і цирконій і не містить будь-якого вищезгаданого інгібуючої елемента, і в ході нього вимірюють утворилося кількість осаду, що містить отриманий модібдат цирконію;

- випробування для того ж самого розчину, який вводять, щонайменше, один вищезгаданий інгібуючий елемент в різних кількостях, і в ході них вимірюють утворилося кількість осаду, що містить модібдат цирконію.

З результатів даних випробувань може бути виведено попередньо певну кількість вводиться для отримання зменшення чи навіть придушення утворення осаду, содЂа цирконію при концентрації елемента телуру в діапазоні від 0,05 до 1 г·л-1в розчині азотної кислоти, що характеризується нормальністю в діапазоні від 0,5 до 6 н. і містить елемент молібден з концентрацією в діапазоні від 0,5 до 6 г·л-1і елемент цирконій з концентрацією в діапазоні від 0,5 до 6 г·л-1.

В порядку прикладу елемент плутоній здатний інгібувати утворення молібдату цирконію при концентрації елемента плутонію в діапазоні від 1 до 50 г·л-1в розчині азотної кислоти, що характеризується нормальністю в діапазоні від 0,5 до 6 н. і містить елемент молібден з концентрацією в діапазоні від 0,5 до 6 г·л-1і елемент цирконій з концентрацією в діапазоні від 0,5 до 6 г·л-1.

У разі застосування винаходу в області регенерації використаних палив воно може бути практично застосоване в способі регенерації використаного пального, що містить елемент молібден і елемент цирконій, включає наступні далі стадії:

- стадію розчинення використаного ядерного палива в азотній кислоті, в результаті чого одержують розчин, що містить елемент молібден і елемент цирконій в кількостях, здатних генерувати утворення осаду, що містить модібдат цирконію;

- стадію додати до цього розчину, щонайменше, од�онцентрации згаданого елемента, необхідної для інгібування утворення осаду, що містить модібдат цирконію.

В порядку прикладу кількість елемента телуру, додається в розчин, вибирають таким чином, щоб отримати в згаданому розчині концентрацію елемента телуру в діапазоні від 0,05 до 1 г·л-1в розчині азотної кислоти, що характеризується нормальністю в діапазоні від 0,5 до 6 н. і містить елемент молібден з концентрацією в діапазоні від 0,5 до 6 г·л-1і елемент цирконій з концентрацією в діапазоні від 0,5 до 6 г·л-1.

В порядку прикладу кількість елемента плутонію, додається в розчин, вибирають таким чином, щоб отримати в згаданому розчині концентрацію елемента плутонію в діапазоні від 1 до 50 г·л-1в розчині азотної кислоти, що характеризується нормальністю в діапазоні від 0,5 до 6 н. і містить елемент молібден з концентрацією в діапазоні від 0,5 до 6 г·л-1і елемент цирконій з концентрацією в діапазоні від 0,5 до 6 г·л-1.

Винахід буде краще зрозуміле в світлі ілюстративних прикладів винаходи, які слідують далі, належать до галузі застосування винаходу, і яке співвідноситься з доданою фігурою.

Само собою зрозуміло, що ілюстративні �раничения даного винаходу.

Короткий опис креслень

Фіг.1 ілюструє графік, що показує времязависимое зміна відносних швидкостей (V) кристалізації молібдату цирконію при молярному співвідношенні Ті/Mo (R) у відповідності з робочими умовами, які використовувались у прикладі 2.

Здійснення винаходу

ПРИКЛАД 1

Даний приклад ілюструє використання плутонію в ступені окислення (IV) для інгібування утворення молібдату цирконію в азотнокислом розчині, що містить елемент молібден і елемент цирконій.

Для цього в холодних умовах отримували два розчину азотної кислоти, характеризуються нормальністю 3 н.:

- перший розчин, що містить молібден і цирконій в кількості 0,7 г·л-1;

- другий розчин, що містить в доповнення до молібдену і цирконію в кількості 0,7 г·л-1плутоній в ступені окислення (IV) в кількості 1 г·л-1.

Обидва даних розчину паралельно нагрівають і витримують при 87°С. В першому розчині утворюється осад після закінчення приблизно однієї години. У другому розчині по закінченні періоду нагрівання, рівного, щонайменше, 6 годин, осад не утворюється.

ПРИКЛАД 2

Даний приклад ілюструє використання телуру (Ті) в ступені окисле�н і елемент цирконій.

Для цього отримують розчин азотної кислоти, який характеризується нормальністю 3 н. і містить 0,8 г·л-1молібдену і 0,8 г·л-1цирконію, тобто при концентраціях, близьких до тих, які можуть зустрічатися під час розчинення опромінених палив.

В даний розчин вводять теллур в ступені окислення (VI) у формі телурової кислоти і вимірюють залежність відносної швидкості кристалізації (V) молібдату цирконію від концентрації Ті (VI) (в р·л-1) в реакторі круглої форми, включає наступний елементи:

- кварцові мікроваги, розташовані в бічній частині реактора;

- щоперемішує пристрій, при використанні якого можна гарантувати отримання умов зростання, не обмежених молекулярною дифузією;

- впускний отвір, через який може бути введений розчин.

Кварцові мікроваги і пов'язаний з ними аналізатор (QCA-917, EG&G) дають можливість отримання при контакті з розчином величин амплітуди і частоти резонансу. Завдяки використанню моделі з цих величин можна витягти зміни маси і щільності-в'язкості і співвіднести ці зміни з кількістю утвореного осаду.

Вимірювання графічно відображені на фіг.1. Наприклад, як можна в тобто при утриманні приблизно 0,27 г·л-1Ті. Якогось іншого тіла в розчині не формувався.

ПРИКЛАД 3

Даний приклад ілюструє використання сурма (Sb) для уповільнення настання моменту зародкоутворення і кінетики росту молибдатов цирконію в азотнокислом розчині, що містить елемент молібден і елемент цирконій.

Для цього отримують розчин азотної кислоти, що містить приблизно 2 г·л-1молібдену і приблизно 2 г·л-1цирконію.

До цього розчину додають сурму зі змішаною ступенем окислення в діапазоні від (V) (VI) у формі розчину, який характеризується високою концентрацією азотної кислоти і високою концентрацією сурми, для отримання кінцевого розчину, який характеризується нормальністю азотної кислоти 3 н. при утриманні 2 г·л-1молібдену, 2 г·л-1цирконію і 0,2 г·л-1сурми.

Розчин доводять до температури 80°С і спостерігають за моментом часу появи перших кристалів.

У присутності сурми в розчині починає утворюватися осад, і розчин стає мутним після закінчення 180 хвилин замість 20 хвилин для ідентичного розчину, але відсутність будь-якої кількості сурми.

Мікроскопічне спостереження кристалів, утворених присутстви�ами, освіченими без присутності сурми (куби).

1. Застосування, щонайменше, одного хімічного елемента, вибраного з плутонію, телуру, сурми і їх сумішей, для інгібування утворення осаду, що містить модібдат цирконію, у водному розчині, що містить елемент молібден і елемент цирконій.

2. Застосування п. 1, де хімічний елемент вибирають з плутонію з валентністю (IV), телуру з валентністю (VI), сурми і їх сумішей.

3. Застосування п. 1, де водним розчином є водний розчин азотної кислоти.

4. Застосування п. 3, де водний розчин азотної кислоти являє собою результат розчинення використаного ядерного палива під дією азотної кислоти.

5. Застосування п. 3, де водний розчин азотної кислоти характеризується нормальністю в діапазоні від 0,5 до 6 н.

6. Застосування п. 3, де водний розчин азотної кислоти має температуру в діапазоні від 20°C до його температури кипіння.

7. Застосування п. 1, де хімічний елемент являє собою плутоній з валентністю (IV).

8. Застосування п. 1, де елемент плутоній має концентрацію в діапазоні від 1 до 50 г·л-1в розчині азотної кислоти, що характеризується нормальністю в діапазоні від 0,5 до 6 н.�ацией в діапазоні від 0,5 до 6 г·л-1.

9. Застосування п. 1, де хімічний елемент являє собою теллур з валентністю (VI).

10. Застосування п. 1, де елемент теллур має концентрацію в діапазоні від 0,05 до 1 г·л-1в розчині азотної кислоти, що характеризується нормальністю в діапазоні від 0,5 до 6 н. і містить елемент молібден з концентрацією в діапазоні від 0,5 до 6 г·л-1і елемент цирконій з концентрацією в діапазоні від 0,5 до 6 г·л-1.

11. Спосіб регенерації використаного пального, що містить елемент молібден і елемент цирконій, послідовно включає наступні стадії:
- стадію розчинення використаного ядерного палива в азотній кислоті, в результаті чого одержують розчин, що містить елемент молібден і елемент цирконій в кількостях, здатних генерувати утворення осаду, що містить модібдат цирконію;
- стадію додати до цього розчину, щонайменше, одного елемента, вибраного з плутонію, телуру, сурми і їх сумішей, для отримання у вищезгаданому розчині концентрації цього елемента, необхідної для інгібування утворення осаду, що містить модібдат цирконію.

12. Спосіб за п. 11, де в розчин азотної кислоти, який характеризується нормальністю �нт цирконій з концентрацією в діапазоні від 0,5 до 6 г·л-1під час стадії додавання додають елемент телур у кількості, що забезпечує отримання концентрації елемента телуру в діапазоні від 0,05 до 1 г·л-1.

13. Спосіб за п. 11, де в розчин азотної кислоти, який характеризується нормальністю в діапазоні від 0,5 до 6 н. і містить елемент молібден з концентрацією в діапазоні від 0,5 до 6 г·л-1і елемент цирконій з концентрацією в діапазоні від 0,5 до 6 г·л-1під час стадії додавання додають елемент плутоній у кількості, що забезпечує отримання концентрації елемента плутонію в діапазоні від 1 до 50 г·л-1.



 

Схожі патенти:

Поліпшений спосіб переробки відпрацьованого ядерного палива

Винахід відноситься до способу переробки відпрацьованого ядерного палива. Заявлений спосіб включає очищення урану, плутонію і нептунію, присутніх в азотнокислої водній фазі, отриманої при розчиненні згаданого ядерного палива в HNO3, від домішок актинідів (III) і більшої частини продуктів поділу, також присутніх у даній фазі, причому зазначена очищення від домішок включає в себе, щонайменше, спільну екстракцію урану, плутонію і нептунія у фазу розчинника; поділ урану, плутонію і нептунію, присутніх у фазі розчинника, на першу водну фазу, що містить або плутоній без U або Np, або суміш Pu+U без Np, або суміш Pu+U+Np, і другу водну фазу, що містить або суміш U+Np без Pu, або уран без Pu і Np; зберігання першої водної фази; очищення плутонію, або суміші Pu+U, або суміші Pu+U+Np, присутніх в першій водній фазі, від продуктів ділення, все ще присутні у даній фазі, при цьому зазначена очищення включає в себе щонайменше одноразове додавання урану для отримання в кінці цієї стадії водного розчину, містить суміш Pu+U або Pu+U+Np; і спільну конверсію отриманої таким чином суміші Pu+U або Pu+U+Np змішаний оксид. Технічним результатом є можлив.�ереработки відпрацьованого ядерного палива. 35 з.п. ф-ли, 3 іл.
Винахід відноситься до області регенерації плутонію з відпрацьованого ядерного палива водними методами. Запропоновано спосіб реекстракціі плутонію з органічного розчину трибутилфосфату, що містить плутоній у четирехвалентном стані, водний азотнокислий розчин здійснюють шляхом контактування зазначеного органічного розчину з водним розчином, що містить азотну кислоту, карбогидразид в якості відновника, що переводить плутоній в тривалентний стан, і аминокарбоновую кислоту. Як аминокарбоновой кислоти може використовуватися гліцин з концентрацією від 0,2 до 0,5 моль/л розчині відновника. У розчині відновника зміст азотної кислоти підтримується в діапазоні від 0,25 до 1,5 моль/л. Технічний результат - досягнення високої повноти реекстракціі плутонію з органічного розчину трибутилфосфату (ТБФ) при зниженні концентрації відновника і збільшення діапазону робочої концентрації азотної кислоти. 2 з.п. ф-ли, 1 табл., 2 пр.

Спосіб екстракційного вилучення урану і плутонію

Винахід відноситься до галузі ядерної енергетики, зокрема до галузі переробки відпрацьованого ядерного пального, і може бути використано в технологічній схемі переробки ВЯП. В заявленому винаході вилучення урану і плутонію в розчин трибутилфосфату в інертному розчиннику проводять у дві послідовні стадії, першу з яких проводять в позамежному режимі, і утворений при цьому водний потік, що містить від 15% до 50% суми отриманих елементів, на другій стадії обробляють додатковим потоком оборотного екстрагента в режимі повного вилучення елементів. Органічні потоки, отримані після першої обробки і після другої обробки, об'єднують і об'єднаний потік направляють на наступні операції. Технічним результатом є досягнення більш високих коефіцієнтів очищення цільових компонентів від продуктів ділення і скорочення обсягу радіоактивних відходів. 2 з.п. ф-ли, 2 табл.

Спосіб виведення нептунія при фракціонуванні довгоіснуючих радіонуклідів

Винахід відноситься до методів фракціонування довгоіснуючих радіонуклідів при комплексній переробці опроміненого ядерного палива (ВЯП) атомних електростанцій (АЕС) і спрямоване на селективне виділення нептунія з спільного екстракту урану, нептунію, плутонію і технецію
Винахід відноситься до способів екстракційної очистки регенерованого урану і може бути використане в технологічних процесах при переробці опроміненого ядерного палива, де необхідна очищення урану від плутонію, торію-228 і нептунію-237

Групове поділ актинідів з сільнокіслой водної фази

Винахід відноситься до способу колективного відділення всіх актинідів (III), (IV), (V) і (VI), що перебувають у сільнокіслой водній фазі, від продуктів розпаду, і, зокрема, лантанідів, також знаходяться в цій фазі, шляхом застосування двох екстрагентів, які діють у незв'язаних хімічних областях

Спосіб регенерації відпрацьованого ядерного палива і отримання змішаного уран-плутонієвого оксиду

Винахід відноситься до способу регенерації відпрацьованого ядерного палива на основі оксиду урану або змішаного уран-плутонієвого оксиду

Пристрій для очищення нітрату уранила від продуктів ділення

Винахід відноситься до радіохімічної технології і може бути використане в області переробки відпрацьованого ядерного палива для безперервного очищення нітрату уранила від продуктів ділення шляхом осадження

Спосіб обробки відпрацьованого ядерного палива і використовуваний для цього відцентровий екстрактор

Винахід відноситься до технологій переробки відпрацьованого ядерного палива
Up!