Плутоний Фундаментальные проблемы Том 2 - Надыкто Б.А.
Скачать (прямая ссылка):
Работы в рамках этой исследовательской программы возглавило отделение технологий ядерных материалов лаборатории в интересах комплекса Министерства энергетики США. Большая часть работ по стабилизации в настоящее время либо выполнена, либо близка с завершению. Основная цель программы - обеспечение безопасного хранения стабилизированных материалов в Саванна-Ривер в течение 50 лет до их окончательного удаления. Последние исследования показали, что теперь можно безопасно хранить в течение 50 лет в четыре раза больше материала, чем предполагалось ранее.
Отходы, доставшиеся в наследство (сверху вниз): лом металлического плутония, поврежденная коррозией жестяная банка, загрязненная плутонием, фрагменты тигля из оксида магния, когда-то использовавшегося для переработки плутония, и остатки порошка оксида плутония в керамической ступке
Трансурановые отходы в промежуточном хранилище Национальной лаборатории экологических технологий шт. Айдахо. Эти бочки предназначены для отправки вОЗИО
В бочках зачастую содержатся обычные использованные и выброшенные предметы, такие как перчатки, банки, ветошь и ленты, загрязненные плутонием и другими актиноидами
Таким образом, важнейшая часть работы, осуществляемой на площадке ТА-55, включает химическую переработку для получения чистого металлического плутония. Анионный обмен в азотной кислоте (или обработка азотной кислотой) и пирохимическая обработка - две широко используемые промышленные технологии. В результате обработки азотной кислотой получается очищенный диоксид плутония, который затем дополнительно обрабатывается пирохимическим методом для получения очень чистого металлического плутония.
Метод обработки азотной кислотой - это “рабочая лошадка” на площадке ТА-55, с его помощью за последние более чем 20 лет переработаны буквально тонны плутония. Пирохимическая обработка широко использовалась в Роки Флэте и до сих пор используется для очистки плутония на площадке ТА-55. Хотя обе эти процедуры эффективны и надежны, они приводят к образованию огромного потока низкоактивных и трансурановых отходов.1 В окрестностях имеется множество хранилищ низкоактивных отходов, в том числе одно хранилище в Лос-Аламосе. Опытный завод по изоляции отходов (ОЗИО) в Нью-Мексико - это национальное хранилище США для оружейных трансурановых отходов.
Благодаря недавним успешно проведенным научно-исследовательским работам в Лос-Аламосе объем отходов, образуемых в этих процессах, резко сократился.
Обработка азотной кислотой. Азотная кислота используется как в качестве растворителя, так и в качестве среды переработки. В азотной кислоте можно растворять или выщелачивать с ее помощью лом металлического плутония с примесями или загрязненные плутонием предметы, такие как стекло, графи-
1 Низкоактивные отходы имеют менее 100 нанокюри радиоактивности на грамм вещества отходов (нКи/г). Трансурановые отходы загрязнены трансурановыми элементами (элементами, атомные номера которых превышают атомный номер урана) до уровня более 100 нКи/г (для 239Pu это эквивалентно 1,6 мкг/г). Трансурановые отходы поступают главным образом в результате реализации программ, связанных с оружейными и космическими исследованиями. К другим видам отходов относятся дистанционно перерабатываемые трансурановые отходы, смешанные отходы и высокоактивные отходы. В результате работ на площадке ТА-55 образуются лишь низкоактивные, трансурановые и смешанные отходы.
442
Los Alamos Science Number 26 2000
Видение переработки плутония, безопасной для окружающей среды
товые формы для отливки, тигли из оксида магния и зола муфельной печи, а также растворять оксид плутония с примесями. (В результате растворения металлического плутония в азотной кислоте образуется неустойчивый осадок, который является пирофорным и может привести к взрыву при ударе. Поэтому, если плутоний при переработке не находится в форме оксида, его переводят в оксид путем сжигания.)
В процессе переработки раствор азотной кислоты, содержащий плутоний, пропускают через колонку, заполненную тысячами шариков из анионообменной смолы (рис. 1). Смола является органическим полимером, содержащим катионные (положительно заряженные) узлы. Анионные (отрицательно заряженные) комплексы в растворе связываются ими и таким образом сорбируются смолой. Оказывается, плутоний является одним из немногих элементов, которые могут образовывать устойчивые анионные комплексы в азотной кислоте; он образует гексанитрат плутония Pu(NO3)62-. Комплекс Pu(IV) имеет самый высокий коэффициент сорбции в определенные смолы по сравнению с другими металлическими ионами, особенно при концентрациях азотной кислоты около 7 молей (M). Плутоний избирательно сорбируется, в то время как большинство других элементов просто проходят через колонку и удаляются из системы.
После того как смола “загрузится”, плутоний извлекается путем пропускания через колонку элюирующего раствора (0,5 M азотной кислоты плюс небольшое количество нитрата гидро-ксиламина). Pu(IV) имеет слабую связь со смолой в разбавленной азотной кислоте, поэтому он десорбируется и стекает с раствором в сборные баки. Чистый диоксид плутония нарабатывается после этапов осаждения и прокаливания.
