×
11.03.2019
219.016.dc0b

СПОСОБ РАСТВОРЕНИЯ ДИОКСИД ПЛУТОНИЯ СОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛОВ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к способам растворения диоксид плутония содержащих материалов (собственно диоксида плутония или смеси диоксида плутония с продуктами коррозии нержавеющей стали) и может быть применено в технологиях, в которые входят операции растворения материалов, содержащих диоксид плутония, с последующей экстракционной очисткой растворов плутония от примесей. Способ включает сплавление со смесью нитрата калия и гидроксида калия соответственно диоксида плутония или смеси диоксида плутония с продуктами коррозии и растворение полученной сплавленной массы в растворе кислоты. Изобретение позволяет повысить степень растворения PuO с получением азотнокислых растворов. 4 з.п. ф-лы, 3 табл., 3 пр.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к способам растворения диоксид плутония содержащих материалов (собственно диоксида плутония или смеси диоксида плутония с продуктами коррозии нержавеющей стали) и может быть применено в технологиях, в которые входят операции растворения материалов, содержащих диоксид плутония, с последующей экстракционной очисткой растворов плутония от примесей, например в производстве МОКС-топлива.

Диоксид плутония PuO2 трудно растворяется в неорганических кислотах. Известны следующие растворители диоксида плутония, расположенные в порядке уменьшения эффективности: 85-100% H3PO4 при 200°С, 10 М HNO3 - 0,05 М HF и 5 М HI. Часто указывается на способность смеси HNO3-HF растворять диоксид плутония, однако высокотемпературный окисел растворяется очень медленно в этой смеси кислот (Плутоний / Справочник под ред. О.Вика, том 1, М.: Атомиздат, 1971. - C.23).

Наиболее близким к заявляемому способу является способ растворения PuO2, состоящий из двух операций: сначала PuO2 сплавляют с пиросульфатом калия, а затем плав растворяют в кислоте (Аналитическая химия плутония. М.: Наука, 1965, с.107). Способ выбран за прототип.

Недостатком способа является низкая степень растворения PuO2, применение пиросульфата калия, который в азотнокислые растворы плутония переходит в виде сульфатов, что приводит к снижению степени извлечения плутония в процессе его экстракционного аффинажа. Экстракционный аффинаж необходим для очистки плутония от продуктов коррозии оборудования и дочерних продуктов распада изотопов плутония.

Задачей изобретения является повышение степени растворения PuO2 с получением азотнокислых растворов.

Поставленную задачу решают тем, что в способе растворения диоксид плутония содержащих материалов (диоксида плутония или его смеси с продуктами коррозии нержавеющей стали), включающем сплавление с соединением калия соответственно диоксида плутония или смеси диоксида плутония с продуктами коррозии и растворение полученной сплавленной массы (плава) в растворе кислоты, сплавление осуществляют с нитратом калия и гидроксидом калия.

При сплавлении диоксида плутония с нитратом калия и гидроксидом калия указанные компоненты берут в массовом соотношении 1,0:(4,0-5,0):(6,0-7,0).

При сплавлении смеси, состоящей из диоксида плутония и продуктов коррозии нержавеющей стали, в которой диоксид плутония составляет (24,9-71,1) мас.%, с нитратом калия и гидроксидом калия, упомянутую смесь, нитрат калия и гидроксид калия берут в массовом соотношении 1,0:(2,0-4,0):(4,0-5,0).

Сплавление осуществляют при температуре (575-700)°С.

Растворение сплавленной массы осуществляют в азотной кислоте.

Пример 1

Растворение диоксида плутония. Диоксид плутония был получен прокаливанием оксалата плутония IV в инертной среде при температуре 1000°С (Плутоний / Справочник под ред. О.Вика, том 1, М.: Атомиздат, 1971. - C.19).

Навески диоксида плутония массой 1 г каждая смешали с нитратом калия и гидроксидом калия и сплавили. Полученный плав (сплавленную массу) поместили при комнатной температуре в 100 мл раствора, содержащего азотную кислоту в концентрации 2,0 моль/л.

Результаты экспериментов приведены в таблице 1.

Таблица 1
№ п/п Соотношение массовое Температура сплавления, °С [Pu] в растворе, г/л Растворение (вскрытие) PuO2, %
PuO2 KNO3 KOH
1 1,0 4,5 6,5 500 6,5 73,5
2 1,0 4,5 6,5 550 8,6 97,3
3 1,0 4,5 6,5 575 8,8 100,0
4 1,0 4,5 6,5 600 8,8 100,0
5 1,0 4,5 6,5 650 8,8 100,0
6 1,0 4,5 6,5 700 8,8 100,0
7 1,0 4,0 6,0 575 8,8 100,0
8 1,0 4,0 7,0 575 8,8 100,0
9 1,0 5,0 6,0 575 8,8 100,0
10 1,0 5,0 7,0 575 8,8 100,0
11 1,0 3,0 5,0 575 7,7 87,1
12 1,0 3,0 6,0 575 8,7 98,4
13 1.0 4,0 5,0 575 8,6 97,3

Из данных таблицы 1 видно, что полное растворение диоксида плутония наблюдалось в опытах 3-10, где сплавление диоксида плутония со смесью нитрата калия и гидроксида калия, взятых в массовом соотношении PuO2/KNO3/KOH=1,0:(4,0-5,0):(6,0-7,0), провели при температуре ≤575°С. Снижение расхода нитрата калия и гидроксида калия в опытах 11-13 и снижение температуры сплавления <575°С в опытах 1, 2 привело к снижению полноты вскрытия диоксида плутония.

Пример 2

Смесь диоксида плутония с продуктами коррозии нержавеющей стали получена при зачистке стенок печного оборудования из стали 12Х18Н10Т (С 0,12%, Cr 18%, Ni 10%, Ti 1%). Содержание диоксида плутония в смеси (24,9-71,1) мас.%. Продукты коррозии содержали Fe≈60%, хром, никель, титан, кислород - остальное. Продукты коррозии появились в процессе термических операций в производстве диоксида плутония.

Навески смеси диоксида плутония с продуктами коррозии, с содержанием диоксида плутония в упомянутой смеси 71,1 мас.%, массой 1 г каждая (опыты 1-12), и навески смеси диоксида плутония с продуктами коррозии, с содержанием диоксида плутония в упомянутой смеси 24,9 мас.%, массой 1 г каждая (опыты 13-15), смешали с нитратом калия и гидроксидом калия и сплавили. Полученный плав поместили в 100 мл раствора, содержащего азотную кислоту в концентрации 2,0 моль/л.

Результаты экспериментов приведены в таблице 2.

Таблица 2
№ п/п Соотношение массовое Температура сплавления, °С [Pu] в растворе, г/л Растворение (вскрытие) PuO2, %
Смесь PuO2 с продуктами коррозии KNO3 KOH
1 1,0 3,0 4,5 500 4,5 71,8
2 1,0 3,0 4,5 550 6,0 95,7
3 1,0 3,0 4,5 575 6,3 100,0
4 1,0 3,0 4,5 600 6,3 100,0
5 1,0 3,0 4,5 650 6,3 100,0
6 1,0 3,0 4,5 700 6,3 100,0
7 1,0 2,0 4,0 575 6,3 100,0
8 1,0 2,0 5,0 575 6.3 100,0
9 1,0 4,0 4,0 575 6,3 100,0
10 1,0 4,0 5,0 575 6,3 100,0
11 1,0 1,0 4,0 575 5,5 87,7
12 1,0 2,0 3,0 575 4,9 78,1
13 1,0 2,0 4,0 575 2,2 100,0
14 1,0 2,0 5,0 575 2.2 100,0
15 1,0 4,0 4,0 575 2,2 100,0

Из данных таблицы 2 видно, что при растворении плава, полученного при температуре сплавления <575°С в опытах 1, 2 и расходах при сплавлении нитрата калия и гидроксида калия ниже заявляемых в опытах 11, 12, полного вскрытия диоксида плутония не произошло. В остальных опытах диоксид плутония растворился полностью.

В опытах 13-15, в которых плав получен при заявленных температуре и массовом соотношении компонентов, вскрытие диоксида плутония прошло полностью.

Продукты коррозии во всех опытах растворились полностью. При экстракции железо и другие металлы из стали остаются в рафинате, а плутоний переходит в экстракт.

Пример 3

Растворяют диоксид плутония, предварительно сплавленный с пиросульфатом калия.

Расход пиросульфата калия был сравним с расходом нитрата калия и гидроксида калия в опыте 10 примера 1, в котором расход реагентов на 1 г диоксида плутония был максимальным. Массовое отношение калия к плутонию в опыте 10 примера 1 было равно 7,74. Это соответствует массовому соотношению K2S2O7 к PuO2 22,2:1.

Полученный плав растворили в 200 мл раствора, содержащего азотную кислоту в концентрации 2,0 моль/л (увеличение объема продиктовано меньшей растворимостью сульфата калия в сравнении с нитратом). Результаты экспериментов приведены в таблице 3.

Таблица 3
№ п/п Соотношение массовое Температура сплавления, °С [Pu] в растворе, г/л Растворение (вскрытие) PuO2, %
PuO2 K2S2O7
1 1,0 22,2 600 1,4 31,7
2 1,0 22,2 700 1,6 36,2

Из данных таблицы 3 видно, что сплавление диоксида плутония с пиросульфатом калия, взятого в том же количестве, что и смесь нитрата и гидроксида калия, не обеспечивает полного растворения диоксида плутония.

Применение нитрата и гидроксида калия вместо пиросульфата калия позволяет полностью растворить диоксид плутония, в том числе из смеси с продуктами коррозии, и получить растворы, не загрязненные посторонним анионом (сульфатом), пригодные для экстракционной очистки плутония, направляемого для производства МОКС-топлива.

Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 27.
20.01.2013
№216.012.1c2f

Способ приготовления порошка диоксида урана

Изобретение относится к технологии производства ядерного топлива для энергетических реакторов, в частности, к процессам получения порошков диоксида урана для изготовления сердечников твэлов. Способ приготовления порошка двуокиси урана, содержащего выгорающий поглотитель, включает разложение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472709
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1c30

Способ очистки гексафторида урана

Изобретение относится к технологии очистки гексафторида урана от легколетучих примесей и может быть использовано для улучшения качества и снижения себестоимости продукции газоразделительных производств. Способ очистки гексафторида урана от легколетучих примесей включает переведение гексафторида...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472710
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1c31

Способ растворения кремнийсодержащей пульпы

Изобретение относится к области переработки и обезвреживания высокоактивных пульп и может быть использовано на радиохимических производствах. Способ растворения кремнийсодержащей пульпы включает растворение кремниевой кислоты в растворе щелочи, причем к пульпе приливают раствор натриевой щелочи...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472711
Дата охранного документа: 20.01.2013
10.06.2013
№216.012.47f3

Бункер-питатель со шнековой выгрузкой для порошков, склонных к сводообразованию

Изобретение относится к технологии хранения и дозированной подачи порошкообразных материалов, склонных к сводообразованию и каналообразованию в бункерах-дозаторах со шнековой выгрузкой. Устройство содержит корпус с патрубком загрузки и патрубком выгрузки. Внутри корпуса размещено подвижное...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002483999
Дата охранного документа: 10.06.2013
10.06.2013
№216.012.4808

Способ получения тетрафторида урана

Изобретение относится к способам получения тетрафторида урана, а именно к способам получения тетрафторида урана на переделе гидрофторирования диоксида урана, и может быть использовано в производстве гексафторида урана или металлического урана. Способ получения тетрафторида урана включает...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484020
Дата охранного документа: 10.06.2013
20.08.2013
№216.012.5f91

Цанговый патрон

Цанговый патрон для зажима деталей содержит корпус с внутренней конической поверхностью, установленный в корпусе зажимной элемент, выполненный в виде цанги с наружной рабочей конической поверхностью, и механизм перемещения, для расширения технологических возможностей зажимной элемент снабжен...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490097
Дата охранного документа: 20.08.2013
20.08.2013
№216.012.608c

Способ переработки химического концентрата природного урана

Изобретение относится к технологии переработки химических концентратов природного урана (ХКПУ), включающей выщелачивание (растворение) концентрата и экстракцию урана с использованием трибутилфосфата (ТБФ) в углеводородном разбавителе. Способ включает растворение концентрата с использованием...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490348
Дата охранного документа: 20.08.2013
20.09.2013
№216.012.6a78

Способ увеличения проницаемости фильтрующего элемента

Изобретение относится к технологии фильтрации технологических сред с трубчатыми фильтрующими элементами, имеющими внутренний тонкопористый слой, закрепленный на внешнем грубопористом слое, применяемыми для очистки газов и разделения газовых смесей. Способ заключается в том, что пропускают поток...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492907
Дата охранного документа: 20.09.2013
27.10.2013
№216.012.7a04

Способ переработки химического концентрата природного урана

Изобретение относится к способам переработки химических концентратов природного урана (ХКПУ), имеющих повышенное содержание примесей серы и железа, а также, возможно, фосфора. Способ включает растворение ХКПУ в растворе азотной кислоты, экстракцию и реэкстракцию урана. Растворению подвергают...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002496898
Дата охранного документа: 27.10.2013
27.10.2013
№216.012.7b3c

Способ изотопного восстановления регенерированного урана

Изобретение относится к технологии рециклирования ядерных энергетических материалов и может быть использовано для возврата урана, выделенного из отработавшего ядерного топлива, в топливный цикл легководных реакторов. Способ изотопного восстановления регенерированного урана включает повышение в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497210
Дата охранного документа: 27.10.2013
Показаны записи 1-10 из 24.
20.01.2013
№216.012.1c2f

Способ приготовления порошка диоксида урана

Изобретение относится к технологии производства ядерного топлива для энергетических реакторов, в частности, к процессам получения порошков диоксида урана для изготовления сердечников твэлов. Способ приготовления порошка двуокиси урана, содержащего выгорающий поглотитель, включает разложение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472709
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1c31

Способ растворения кремнийсодержащей пульпы

Изобретение относится к области переработки и обезвреживания высокоактивных пульп и может быть использовано на радиохимических производствах. Способ растворения кремнийсодержащей пульпы включает растворение кремниевой кислоты в растворе щелочи, причем к пульпе приливают раствор натриевой щелочи...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472711
Дата охранного документа: 20.01.2013
10.06.2013
№216.012.46b2

Устройство для люминесцентной диагностики новообразований

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к аппаратуре медицинского и фотобиологического назначения, предназначено для осуществления процесса люминесцентной диагностики рака на основе использования ряда редкоземельных металлокомплексов порфиринов и направлено на повышение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002483678
Дата охранного документа: 10.06.2013
10.06.2013
№216.012.4808

Способ получения тетрафторида урана

Изобретение относится к способам получения тетрафторида урана, а именно к способам получения тетрафторида урана на переделе гидрофторирования диоксида урана, и может быть использовано в производстве гексафторида урана или металлического урана. Способ получения тетрафторида урана включает...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484020
Дата охранного документа: 10.06.2013
20.08.2013
№216.012.608c

Способ переработки химического концентрата природного урана

Изобретение относится к технологии переработки химических концентратов природного урана (ХКПУ), включающей выщелачивание (растворение) концентрата и экстракцию урана с использованием трибутилфосфата (ТБФ) в углеводородном разбавителе. Способ включает растворение концентрата с использованием...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490348
Дата охранного документа: 20.08.2013
27.10.2013
№216.012.7a04

Способ переработки химического концентрата природного урана

Изобретение относится к способам переработки химических концентратов природного урана (ХКПУ), имеющих повышенное содержание примесей серы и железа, а также, возможно, фосфора. Способ включает растворение ХКПУ в растворе азотной кислоты, экстракцию и реэкстракцию урана. Растворению подвергают...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002496898
Дата охранного документа: 27.10.2013
10.11.2013
№216.012.7d55

Способ подготовки кремнийсодержащих растворов к переработке

Изобретение может быть использовано в гидрометаллургии редких, рассеянных и радиоактивных элементов в тех случаях, когда требуется очистка растворов от соединений кремния для предварительной подготовки исходного сырья или растворов к переработке элементов. Для осуществления способа поддерживают...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497758
Дата охранного документа: 10.11.2013
10.04.2014
№216.012.b057

Способ фиксации пульпы в открытом бассейне-хранилище радиоактивных отходов

Изобретение относится к атомной энергетике, к способам обращения с радиоактивными отходами, в частности к способам фиксации пульпы открытых бассейнов-хранилищ радиоактивных отходов путем засыпки грунтом. Способ включает рассечение бассейна разделительными дамбами, достигающими дна бассейна, на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002510858
Дата охранного документа: 10.04.2014
27.04.2014
№216.012.beb1

Способ подготовки урансодержащего сырья к экстракционной переработке

Изобретение относится к переработке урансодержащего сырья, а именно к способу подготовки сырья к экстракционной переработке. Способ включает выщелачивание урана азотной кислотой и отделение водной фазы от нерастворенного остатка. Затем ведут смешивание нерастворенного остатка с фторсодержащим...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002514557
Дата охранного документа: 27.04.2014
27.05.2014
№216.012.ca9b

Способ переработки кремнийсодержащего химического концентрата природного урана

Изобретение относится к способу переработки кремнийсодержащего химического концентрата природного урана с повышенным содержанием кремния. Способ включает выщелачивание концентрата водным раствором азотной кислоты при повышенной температуре с получением пульпы, состоящей из твердой и водной фаз,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002517633
Дата охранного документа: 27.05.2014
+ добавить свой РИД