Термическая и плазменная денитрация растворов плутония

Для прокаливания нитрата плутония применяют небольшой шнековый аппарат. Длина реактора 300 мм, диаметр 75 мм, выполненную он из нержавеющей стали. Перемешивание загруженного материала ведется в нем лопастями, насаженными на центральный вал. Температура в реакторе поддерживается на уровне 230 - 275^оС.

Получаемый этим методом диоксид плутония менее активен по отношению к последующим реакциям хлорирования и гидрофторирования, чем тот, который образуется при прокаливании оксалата. Для повышения реакционной способности проводят прокаливание при 230^оС в течение непродолжительного времени и добавляют (NH₄)₂SO₄ в исходный раствор перед разложением.

Особенность плазмохимического метода получения оксидов - большая скорость разложения раствора, распыляемого в поток плазмы, имеющей высокое теплосодержание, что дает возможность создать высокопроизводительную технологию производства оксидов плутония и смешанных оксидов с использованием малогабаритного оборудования непрерывного действия, удовлетворяющего требованиям ядерной безопасности. Жидкие отходы при использовании концентрированного исходного сырья (конденсат) невелики по объему, легко утилизируются и возвращаются в голову процесса для подготовки исходного раствора.

Взаимодействие распыленного раствора с плазменно-воздушным теплоносителем условно можно разбить на три стадии. На первой стадии происходит нагрев капель до температуры кипения раствора и частичное испарение растворителя, на второй стадии - испарение растворителя при температуре кипения, на третьей нагрев и разложение солевого остатка. Анализ этих стадий показал, что наиболее сложной стадией является стадия испарения растворителя; эта стадия, кроме того, является балластной и привлекает повышенный интерес и по экономическим причинам, особенно для разбавленных растворов. Процесс является практически безотходным: Основным узлом технологической схемы процесса плазменной денитрации азотнокислого раствора является плазмохимический реактор, снабженный воздушным высокочастотным индукционным (ВЧИ) плазмотроном. Размеры плазмохимического реактора рассчитываются в соответствии с результатами математического моделирования и с учетом ядерной безопасности [7].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной работе были подробно рассмотрены завершающие технологические операции плутониевого цикла: упаривание, как способ концентрирования растворов плутония, пероксидное и оксалатное осаждение, сушка и прокалка пероксидов и оксалатов плутония, термическая и плазменная денитрация растворов плутония. В настоящее время пероксидное осаждение почти нигде не применяется, в основном только оксалатное. Получаемый, термическим разложением оксалатных соединений порошок PuO₂, может быть использован для получения металлического плутония или для производства MOX–топлива, которое на сегодняшний день представляет большой интерес. Очень перспективной является технология плазменной денитрации т.к. она имеет ряд преимуществ.