Переработка высокообогащенного урана из ядерного оружия в низкообогащенный для атомной энергетики
Переработка высокообогащенного урана из ядерного оружия в низкообогащенный для атомной энергетики – изобретение крупного ученого в области атомной энергетики Г.П. Хандорина, за которое он в 1996 г. был удостоен ордена Почета, а в 1997 г. - Государственной премии РФ в области науки и техники.
Изобретение относится к технологии переработки высокообогащенного урана (ВОУ), особенно оружейного, в низкообогащенный уран (НОУ) энергетического назначения путем разбавления ВОУ. Способ включает окисление металлического урана, (фторирование полученных оксидов до гексафторида урана. (Остаточное содержание урана в огарках составляет 10-25% от поданного на фторирование), доочистку гексафторида урана от гексафторида плутония селективной сорбцией последнего на фториде натрия, получение из огарков от фторирования раствора уранилнитрата, его экстракционно-сорбционную очистку, денитрацию с получением оксидов урана и их возврат на стадию фторирования.
Известны способы разбавления высокообогащенного урана низкообогащенным ураном в виде оксидных порошков, полученных тем или иным способом. Общим недостатком разбавления ВОУ и оксидных матриц в порошковой форме является то, что эти методы не могут привести к получению достаточно гомогенного продукта, поэтому ни один из вариантов, основанный на использовании подобного метода, не подходит для производства топлива на основе НОУ. Известен способ разбавления ВОУ в газовой фазе, заключающийся в том, что как ВОУ, так и НОУ вначале превращают в гексафторид урана, которые затем смешивают. Операции в этом способе выполняют в следующей последовательности: металлический ВОУ вначале преобразуют в диоксид урана: диоксид урана превращают в тетрафторид урана путем взаимодействия с плавиковой кислотой: UO2 + 4 HF UF4 + 2H2O тетрафторид урана сжигают в факеле фтора с образованием гексафторида ВОУ: UF4 + F2 UF6 высокообогащенный гексафторид урана разбавляют матрицей из низкообогащенного гексафторида урана.
Наиболее близким к заявленному является способ переработки ВОУ, включающий следующие операции: окисление ВОУ кислородом воздуха при температуре 700 - 1100oC, фторирование оксидов элементарным фтором при его избытке сверх стехиометрии на 5 - 50%, переконденсацию полученного гексафторида урана, после чего гексафторид урана направляют на каскад газовых центрифуг, где подвергают очистке от фторидов элементов с молекулярной массой ниже молекулярной массы гексафторида урана, смешение газовых высоко- и низкообогащенного гексафторида урана и затаривание товарного продукта (прототип).
Однако и в прототипе не предусмотрена очистка высокообогащенного урана от плутония и продуктов распада урана - 232, которые содержатся в реальном ВОУ.
Задачей изобретения является переработка ВОУ в гексафторид урана, пригодный по чистоте для смешения с низкообогащенным гексафторидом урана для получения урана энергетического назначения.
Поставленную задачу решают тем, что в способе переработки высокообогащенного урана в гексафторид урана, пригодный для смешения с низкообогащенным гексафторидом урана для получения урана энергетического назначения, включающем окисление высокообогащенного металлического урана до оксидов, фторирование оксидов элементным фтором с получением гексафторида урана и остатков от фторирования и очистку гексафторида урана от примесей, процесс фторирования ведут до остаточного содержания урана в остатках, равного 10 - 25% от количества урана, поданного на фторирование, полученный гексафторид урана направляют на очистку от гексафторида плутония селективной сорбцией последнего на фториде натрия Способ переработки высокообогащенного урана в гексафторид урана, пригодный для смешения с низкообогащенным гексафторидом урана для получения урана энергетического назначения, включающий окисление высокообогащенного металлического урана до оксидов, фторирование оксидов с получением гексафторида урана и огарков от фторирования и очистку гексафторида урана, отличающийся тем, что процесс фторирования ведут до остаточного содержания урана в огарках, равного 10 - 25% от количества урана, поданного на фторирование, полученный гексафторид высокообогащенного урана направляют на очистку от гексафторида плутония селективной сорбцией последнего на фториде натрия.
Литература
Гагарин А.В. «Профессора Томского политехнического университета». Т. 3, ч. 2. - Томск: Изд-во ТПУ, 2006-208 стр.
Журнал ТПУ «Томский политехник» №12, 2006 – 129 стр.