Экстракторы.

1. ступенчатые (ящичного типа);

2. непрерывные (колонны, центробежные аппараты).

По способу перемешивания:

1. пульсационные;

2. механические.

У нас применяется ЭСО-90-500-1600 (экстракционный смеситель-отстойник, 90 – ширина ступени в мм, 500 –длина камеры смешения, 1600 – длина камеры отстаивания)

Пульсационные экстракторы

орг.

ГРФ

орг.

вод.

КО

КС

В

гидрозатвор

рециркуляционное устройство

сдувка

пульс воздуха (90 пульс/мин)

вода

органика

перфарированная труба

КО – камера отстаивания

КС – камера смешения

КС

КС

КС

КО

КО

КО

экстракт

экстракт

рафинат

орг. фаза

водн. фаза

производительность 1 м³/час

Преимущество: нет никаких движущихся частейнет утечек.

Механические экстракторы

перкуляционное устройство



орг.

вод. фаза

эмульсия

отстойник

орг.

вод. фаза

ГРФ

Экстракционные колонны:

• распылительные;

• роторно-дисковые;

• насадочные;

• дисковые;

• центробежные;

• Подбильняка (фамилия).

Основные операции Пурекс – процесса

1. Подготовка основного исходного раствора к экстракции. После растворения можно перевести актиноиды в валентное состояние, чтобы осуществить перевод их в экстрагируемое состояние.

2. Отделение твердой фазы. Твердая фаза представляет собой нерастворившиеся частицы оболочек ТВЭЛов, которые при резке попадают в раствор (при пневмовыгрузке); углерод (в значительном количестве 50% взвешанных веществ); коллоиды (попадают в твердую фазу в процессе недопустимого нарушения гидродинамики), происходит забивка технологических отверстий (необходима очистка).

3. 2 приема для осветвления:

• фильтрация (Россия)

• перлит – фильтры (из алюмосиликата);

• насыпные фильтры (цилиндрическая емкость; решетка, на нее насыпаются порошки:

• сферические порошки;

• слой электрокорунда.)

• центрифугирование (зарубежные заводы).

В раствор вводятся флокулянты (способствуют укрупнению частиц)лучше проходит фильтрация. Вводится в нагретый раствор; выдерживается несколько часов; подается на осветвление.

4. Операция совместной экстракции. Извлечение ценного компонента 99% (Пурекс – процесс). Pu извлекается; Tc, Np – в рафинат или извлекаются. Tcрасползается по всему циклу, Npможет сбрасываться в отходы.

5. Промывка экстракта. Промывной раствор объединяется с основным потоком водной фазы.

6. Восстановительная реэкстракцияPu. Получили органическую фазу из головного экстрактора, в котором содержатся уран и плутоний. Их нужно разделить. Плутоний восстанавливают из степени окисления +4,+6 до трехвалентного состояния. Pu⁺³ практически не экстрагируетсяпроисходит его вымывание в твердую фазу. В качестве восстановителя используют U⁺⁴; стабилизатор – гидразин. U(IV) может появиться различными путями (специально выделяется, потом переводится в степень окисления +4; электрохимическим восстановлением). Часть азотной кислоты (0,5 – 1,5 М) отводится. Npи Tc тоже попадают на эту операцию. Выбор режима реэкстракции определяется тем, куда попадут Npи Tc.

• Слабокислыйрежим. Используют комплексообразователь. Происходит перевод в водную фазу нептуния. При использовании гидразина в качестве стабилизатора в водную фазу переходит технеций. Комплексообразователи :серная кислота, карбамид, ДТПА ( диэтилентиаминпентауксусная кислота).

Ac-N-C-C-N-C-C-N-Ac

Ac Ac Ac

Роль комплексона сводится к переводу Npв 4х валентное состояние. В этом состоянии он комплексуется и переводится в водную фазу. При этом комплексон снижает негативное влияние технеция.

• Сильнокислый режим. Комплексообразователь отсутствует. Нептуний не переходит в водную фазу, а остается с ураном в органической фазе. Для отделения Npот U требуется дополнительная операция. Tcосложнянт процесс разделения урана и нептунияоперация для слабовыгоревшего топлива, или выведение технеция на головной экстрактор (предыдущая операция). Технеций чувствителен к условиям проведения.

7. Реэкстракция урана(заключительная операция Пурекс-процесса). Особых реагентов не требуется. Проводят слабым раствором азотной кислоты (0,05М).для снижения коэффициента распределения урана используют эффект влияния повышенной температуры (60-80ºС). Подогревают реэкстрагирующий раствор (HNO₃). На выходе: в реэкстрактеU (80-100 г/л). Количество ступеней не менее 10.

8. Регенерация экстрагента. Цель: отмывка от продуктов разложения ТБФ (МБФ, ДБФ, H₃PO₄). Регенерирующий агент: щелочные соединения, NaOH, Na₂CO₃. При такой обработке кислые продукты разложения переводятся в водную фазу. Продукты разбавителя остаются в экстрагенте. Продукт окисления гидразина – азотистоводородная кислота HN₃- образующийся на стадии разделения урана и плутония, пройдя операцию реэкстракции в виде азитаNa (NaN₃) выводится в водную фазу. Он взрывоопасен (осложняет процесс захоронения).

Между циклами смешение экстрагентов не происходит (на разных циклах экстрагентыразные). На первом цикле самый грязный экстрагент.