RU2132715C1 - Method of chemically protecting extraction system based on hydrocarbon diluents in nitric acid medium - Google Patents
Method of chemically protecting extraction system based on hydrocarbon diluents in nitric acid medium Download PDFInfo
- Publication number
- RU2132715C1 RU2132715C1 RU97113069A RU97113069A RU2132715C1 RU 2132715 C1 RU2132715 C1 RU 2132715C1 RU 97113069 A RU97113069 A RU 97113069A RU 97113069 A RU97113069 A RU 97113069A RU 2132715 C1 RU2132715 C1 RU 2132715C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nitric acid
- extraction
- extraction system
- acid medium
- system based
- Prior art date
Links
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 26
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 26
- 238000000605 extraction Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 title claims description 8
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 title claims description 8
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 title claims description 8
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 title claims description 7
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 claims abstract description 5
- 230000003993 interaction Effects 0.000 abstract description 5
- 229910052770 Uranium Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 238000006396 nitration reaction Methods 0.000 abstract description 3
- JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N uranium(0) Chemical compound [U] JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 abstract 1
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 6
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N Naphthalene Chemical compound C1=CC=CC2=CC=CC=C21 UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- YNPNZTXNASCQKK-UHFFFAOYSA-N phenanthrene Chemical compound C1=CC=C2C3=CC=CC=C3C=CC2=C1 YNPNZTXNASCQKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052778 Plutonium Inorganic materials 0.000 description 1
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 150000001491 aromatic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 235000010290 biphenyl Nutrition 0.000 description 1
- 239000004305 biphenyl Substances 0.000 description 1
- 125000006267 biphenyl group Chemical group 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- HVYWMOMLDIMFJA-DPAQBDIFSA-N cholesterol Chemical compound C1C=C2C[C@@H](O)CC[C@]2(C)[C@@H]2[C@@H]1[C@@H]1CC[C@H]([C@H](C)CCCC(C)C)[C@@]1(C)CC2 HVYWMOMLDIMFJA-DPAQBDIFSA-N 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 230000004992 fission Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000003758 nuclear fuel Substances 0.000 description 1
- 239000012074 organic phase Substances 0.000 description 1
- ZUOUZKKEUPVFJK-UHFFFAOYSA-N phenylbenzene Natural products C1=CC=CC=C1C1=CC=CC=C1 ZUOUZKKEUPVFJK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OYEHPCDNVJXUIW-UHFFFAOYSA-N plutonium atom Chemical compound [Pu] OYEHPCDNVJXUIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 1
- 239000002683 reaction inhibitor Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
Landscapes
- Extraction Or Liquid Replacement (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к экстракционной переработке урановых растворов в азотнокислых средах и позволяет обеспечить безопасные условия ведения экстракционных процессов. The invention relates to the extraction processing of uranium solutions in nitric acid environments and allows to ensure safe conditions for the extraction processes.
При экстракционной переработке облученного ядерного горючего или делящихся материалов с использованием экстрагентов (ТБФ, ФОР, ТИАФ и др.) в углеводородном разбавителе могут возникать опасные ситуации, связанные с химическим взаимодействием между азотной кислотой и экстракционным раствором. Появление опасных ситуаций при контакте органических растворов с азотной кислотой может инициироваться несколькими источниками: радиационным облучением, повышением температуры, химическими реакциями или сочетанием этих факторов. When extraction processing of irradiated nuclear fuel or fissile materials using extractants (TBP, FOR, TIAF, etc.) in a hydrocarbon diluent, dangerous situations may arise associated with the chemical interaction between nitric acid and the extraction solution. The emergence of dangerous situations when organic solutions come into contact with nitric acid can be initiated by several sources: radiation exposure, temperature increase, chemical reactions, or a combination of these factors.
При развитии химической реакции процесс может стать неуправляемым, при этом выделяется большое количество тепла, развивается высокое давление за счет выделяющихся газов - в конечном итоге может произойти тепловой взрыв. With the development of a chemical reaction, the process can become uncontrollable, while a large amount of heat is released, high pressure develops due to the released gases - eventually a thermal explosion can occur.
Одним из способов повышения безопасности экстракционных процессов при переработке радиоактивных азотнокислых растворов является введение в экстракционные системы специальных химических соединений, ослабляющих последствия химического, термического или радиационного воздействия на экстракционную систему. One of the ways to increase the safety of extraction processes during the processing of radioactive nitric acid solutions is to introduce special chemical compounds into the extraction systems that weaken the effects of chemical, thermal or radiation exposure on the extraction system.
Ингибирующие свойства этих соединений должны быть достаточно высокими, чтобы их концентрация в системе была в пределах, не влияющих на исходные эксплауатационные свойства. Ингибиторы реакции должны быть совместимы с экстрагентом и азотной кислотой, стойкими к химическому воздействию среды, а продукты их радиационно-химического превышения должны быть инертны к компонентам экстракционных систем и разделяемым металлам. The inhibitory properties of these compounds should be high enough so that their concentration in the system is within the range that does not affect the initial operational properties. Reaction inhibitors must be compatible with the extractant and nitric acid that are resistant to the chemical action of the medium, and the products of their radiation-chemical excess must be inert to the components of the extraction systems and the metals to be separated.
Известно ингибирующее действие большого числа химических соединений различного класса. Например, для защиты ТБФ используют различные ароматические соединения, которые располагаются в порядке повышения активности: толуол < бензол < дифенил или нафталин < фенантрен [1]. The inhibitory effect of a large number of chemical compounds of various classes is known. For example, various aromatic compounds are used to protect TBP, which are arranged in order of increasing activity: toluene <benzene <diphenyl or naphthalene <phenanthrene [1].
Известно использование бутанола в системах азотная кислота - углеводородный разбавитель - ТБФ в пурекс-процессе [2]. Отмечено примерно девятикратное снижение степени деградации углеводородного разбавителя (с 28% до 3%) при 24-часовом контакте его с 8,2 моль/л раствором азотной кислоты при содержании 10% бутанола в системе [3]. It is known that butanol is used in nitric acid – hydrocarbon diluent – TBP systems in the Purex process [2]. An approximately nine-fold decrease in the degree of degradation of the hydrocarbon diluent (from 28% to 3%) was observed upon 24-hour contact with 8.2 mol / L nitric acid solution at a content of 10% butanol in the system [3].
По технической сущности и достигаемому положительному эффекту этот способ является наиболее близким к заявляемому техническому решению и взят нами в качестве прототипа [2]. According to the technical nature and the achieved positive effect, this method is the closest to the claimed technical solution and we have taken as a prototype [2].
Недостатком известного способа является то, что при использовании бутанола возможно снижение степени очистки урана и плутония от продуктов деления. Низкая температура вспышки бутанола (37, 8oC) может привести к ужесточению температурного режима проведения технологических процессов. Кроме того, бутанол легко подвергается нитрованию и может инициировать реакцию нитрования экстракционной смеси.The disadvantage of this method is that when using butanol, it is possible to reduce the degree of purification of uranium and plutonium from fission products. The low flash point of butanol (37, 8 o C) can lead to a toughening of the temperature regime of technological processes. In addition, butanol is easily nitrated and can initiate a nitration reaction of the extraction mixture.
Задачей изобретения является разработка способа химической защиты экстракционных систем на основе углеводородных разбавителей в азотнокислой среде, свободного от вышеуказанных недостатков. The objective of the invention is to develop a method of chemical protection of extraction systems based on hydrocarbon diluents in a nitric acid medium, free from the above disadvantages.
Поставленная задача решается тем, что в способе химической защиты экстракционной системы на основе углеводородных разбавителей в азотнокислой среде путем введения ингибиторов, в качестве ингибитора используют мочевину в количестве не менее 0,5 грамма на литр водной фазы. The problem is solved in that in the method of chemical protection of the extraction system based on hydrocarbon diluents in a nitric acid medium by introducing inhibitors, urea is used as an inhibitor in an amount of at least 0.5 grams per liter of the aqueous phase.
Пример. Готовят серию растворов 30% ТБФ в углеводородном разбавителе типа РЖ-3 в контакте с азотной кислотой. В гетерофазную систему, содержащую 5,7 моль/л азотной кислоты, вводят добавки мочевины 1 г/л или бутанола 2% об. Состав исходных растворов следующий:
1 система: 30% ТБФ в РЖ-3 в 5,7 мол/л HNO2-контрольная
2 система: 30 ТБФ в РЖ-3 а 5,7 моль/л HNO3+1 г мочевины/л водной фазы
3 система: 30% ТБФ в РЖ-3 в 5,7 моль/л HNO3+2% об.бутанола
Соотношение органической и водной фаз O:B=1:1,25. Растворы выдерживают на водяной бане в течение 6 часов при температуре 100oC. Контроль за степенью взаимодействия экстракционного раствора с азотной кислотой осуществляют по убыли концентрации азотной кислоты.Example. Prepare a series of solutions of 30% TBP in a hydrocarbon diluent type RZH-3 in contact with nitric acid. Urea additives of 1 g / l or butanol of 2% vol. Are added to the heterophasic system containing 5.7 mol / L of nitric acid. The composition of the initial solutions is as follows:
1 system: 30% TBP in RZh-3 at 5.7 mol / L HNO 2 -controlled
2 system: 30 TBP in RZh-3 and 5.7 mol / L HNO 3 + 1 g urea / L aqueous phase
3 system: 30% TBP in RZh-3 in 5.7 mol / l HNO 3 + 2% vol.butanol
The ratio of organic and aqueous phases O: B = 1: 1.25. The solutions are kept in a water bath for 6 hours at a temperature of 100 o C. Control the degree of interaction of the extraction solution with nitric acid is carried out by decreasing the concentration of nitric acid.
Результаты опытов приведены в табл. 1 (см. в конце описания). The results of the experiments are given in table. 1 (see the end of the description).
Из результатов табл. 1 видно, что в присутствии мочевины взаимодействие азотной кислоты с экстракционным раствором идет медленнее по сравнению с контрольным опытом без добавок. Так, за два часа в присутствии мочевины прореагировало только 0,53% азотной кислоты от исходного ее количества, а за шесть часов - 5,61%, в то время как в контрольном опыте за два часа прореагировало более 16% азотной кислоты, а за шесть часов более 46%. В опыте, проводимом в присутствии бутанола, происходит еще большее взаимодействие экстракционного раствора с азотной кислотой и за 6 часов прореагировало уже более 56% азотной кислоты. From the results of the table. Figure 1 shows that in the presence of urea, the interaction of nitric acid with the extraction solution is slower compared to the control experiment without additives. So, in two hours in the presence of urea only 0.53% of nitric acid of its initial amount reacted, and in six hours - 5.61%, while in the control experiment more than 16% of nitric acid reacted in two hours, and for six hours more than 46%. In an experiment conducted in the presence of butanol, an even greater interaction of the extraction solution with nitric acid occurs and over 6 hours more than 56% nitric acid has already reacted.
С целью определения оптимальной концентрации мочевины, вводимой в гетерофазную систему (экстракционный раствор - азотная кислота), проводят серию опытов с введением различных количеств мочевины - от 0,1 до 1 грамма на литр азотнокислого раствора. Результаты опытов представлены в табл. 2 (см. в конце описания). In order to determine the optimal concentration of urea introduced into the heterophasic system (extraction solution is nitric acid), a series of experiments is carried out with the introduction of various amounts of urea - from 0.1 to 1 gram per liter of nitric acid solution. The results of the experiments are presented in table. 2 (see the end of the description).
Из результатов таблицы видно, что при добавлении в водную фазу системы экстрагент - азотная кислота мочевины в количестве 0,5 г/л и более наблюдается значительное снижение процента прореагировавшей азотной кислоты, т.е. реакция нитрования экстракционного расвтора резко замедляется. Оптимальным, очевидно, следует введение в азотнокислый раствор 0,5 г/л и более мочевины. From the results of the table it is seen that when the extractant - urea nitric acid system is added to the aqueous phase in an amount of 0.5 g / l or more, a significant decrease in the percentage of reacted nitric acid is observed, i.e. the nitration reaction of the extraction solution slows sharply. The optimal, obviously, should be the introduction of a nitric acid solution of 0.5 g / l or more of urea.
Источники информации
1. Романцев М.Ф. Химическая защита органических систем от ионизирующего излучения. М.: Атомиздат, 1978, с. 125.Sources of information
1. Romantsev M.F. Chemical protection of organic systems from ionizing radiation. M .: Atomizdat, 1978, p. 125.
2. Егоров Г. Ф. Радиационная химия экстракционных систем. М.: Энергоатомиздат, 1986, с. 112 (прототип). 2. Egorov G. F. Radiation chemistry of extraction systems. M .: Energoatomizdat, 1986, p. 112 (prototype).
3. Таллент О.К., Майлен Д.С., Додсон К.Б. Химическая деградация разбавителей пурекс-процесса, ОК-Риджская Национальная Лаборатория, ОК-Ридж. Тенесси 37831, 1985 г. 3. Tallent O.K., Maylen D.S., Dodson K.B. Chemical degradation of Purex process diluents, OK-Ridge National Laboratory, OK-Ridge. Tennessee 37831, 1985
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97113069A RU2132715C1 (en) | 1997-07-30 | 1997-07-30 | Method of chemically protecting extraction system based on hydrocarbon diluents in nitric acid medium |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97113069A RU2132715C1 (en) | 1997-07-30 | 1997-07-30 | Method of chemically protecting extraction system based on hydrocarbon diluents in nitric acid medium |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU97113069A RU97113069A (en) | 1999-06-10 |
| RU2132715C1 true RU2132715C1 (en) | 1999-07-10 |
Family
ID=20195831
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU97113069A RU2132715C1 (en) | 1997-07-30 | 1997-07-30 | Method of chemically protecting extraction system based on hydrocarbon diluents in nitric acid medium |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2132715C1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2288377A1 (en) * | 1974-10-18 | 1976-05-14 | Kernforschung Gmbh Ges Fuer | PROCEDURE FOR INCREASING THE LIFETIME OF EXTRACTION AGENTS USED FOR THE REGENERATION OF NUCLEAR FUEL OR FERTILE MATERIAL CONSUMED |
| US4311675A (en) * | 1980-01-23 | 1982-01-19 | Westinghouse Electric Corp. | Maintaining reductive strip efficiency in uranium recovery processes |
| GB2216886A (en) * | 1988-04-08 | 1989-10-18 | British Nuclear Fuels Plc | Stabilisation of an element against oxidation during a solvent extraction process |
-
1997
- 1997-07-30 RU RU97113069A patent/RU2132715C1/en active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2288377A1 (en) * | 1974-10-18 | 1976-05-14 | Kernforschung Gmbh Ges Fuer | PROCEDURE FOR INCREASING THE LIFETIME OF EXTRACTION AGENTS USED FOR THE REGENERATION OF NUCLEAR FUEL OR FERTILE MATERIAL CONSUMED |
| US4311675A (en) * | 1980-01-23 | 1982-01-19 | Westinghouse Electric Corp. | Maintaining reductive strip efficiency in uranium recovery processes |
| GB2216886A (en) * | 1988-04-08 | 1989-10-18 | British Nuclear Fuels Plc | Stabilisation of an element against oxidation during a solvent extraction process |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Егоров Г.Ф. Радиационная химия экстракционных систем. -М.: Энергоатомиздат, 1986, с.112. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Pierce et al. | The extraction of the lanthanide elements from perchloric acid by di-(2-ethylhexyl) hydrogen phosphate | |
| Koma et al. | Trivalent f-element intra-group separation by solvent extraction with CMPO-complexant system | |
| Natarajan | Reprocessing of spent fast reactor nuclear fuels | |
| US4756874A (en) | Minimization of radioactive material deposition in water-cooled nuclear reactors | |
| Lin et al. | Catalytic wet air oxidation of phenolic wastewaters | |
| RU2132715C1 (en) | Method of chemically protecting extraction system based on hydrocarbon diluents in nitric acid medium | |
| US4867951A (en) | Separation of actinides from lanthanides | |
| US4131527A (en) | Method for selectively reducing plutonium values by a photochemical process | |
| US4039468A (en) | Process for the treatment of organic wastes | |
| EP2223305B1 (en) | Use of a wash solution in continuous reprocessing of nuclear fuel and a system thereof | |
| US3943204A (en) | Method for improving the extraction properties of a tributyl phosphate solution | |
| US3276850A (en) | Method of selectively reducing plutonium values | |
| RU2410774C2 (en) | Method for re-extracting plutonium from organic tributyl phosphate solution | |
| RU2791103C1 (en) | Method for processing spent extragent containing tributyl phosphate | |
| Rainey | Hydrogen reduction of Pu (IV) to Pu (III) | |
| Muscatello et al. | Americium removal from nitric acid waste streams | |
| RU2077600C1 (en) | Method for isolation of fission rhodium from nitric-acid aqueous solutions | |
| Shastri et al. | Kinetics of the reduction of neptunium (V) with uranium (IV) in aqueous perchlorate and chloride media | |
| Mondal et al. | Studies on crud formation and methodology for its control during reprocessing of spent nuclear fuel | |
| Paddleford et al. | Thermal decomposition of nitrated tributyl phosphate(Final Report) | |
| RU2109547C1 (en) | Method of evaluating stability of the extractant-nitric acid system | |
| Mailen et al. | Solvent degradation and cleanup: a survey and recent ORNL studies | |
| Paddleford et al. | Thermal decomposition of nitrated tributyl phosphate | |
| SU959450A1 (en) | Method of protecting plant surfaces from corrosion | |
| US2890098A (en) | Reduction of plutonium values in an acidic aqueous solution with formaldehyde |