А. А. АЛФЕРОВА
Научные руководители – А. И. МАЛЫШЕВ, к. биол. н., профессор;
Л. В. НЕДЕЛИНА, инженер-технолог
Озерский технологический институт (филиал) МИФИ,
Центральная заводская лаборатория »
РАЗРУШЕНИЕ ЩАВЕЛЕВОЙ КИСЛОТЫ В ОКСАЛАТНЫХ МАТОЧНЫХ РАСТВОРАХ ПЛУТОНИЯ, СОДЕРЖАЩИХ ДИЭТИЛЕНТРИАМИНПЕНТАУКСУСНУЮ КИСЛОТУ
Исследован процесс разрушения щавелевой кислоты в оксалатных маточных растворах плутония, содержащих ДТПА
Развитие атомной энергетики требует постоянного совершенствования технологии обращения с отработавшим ядерным топливом (ОЯТ), выгружаемым из реакторов АЭС. Ежегодно в мире выгружается около 1000 тонн ОЯТ только из тепловых реакторов, которых задействовано на АЭС более 400. Отработавшее топливо − это не ядерные отходы, как их иногда называют, а весьма ценный энергетически насыщенный продукт. Так, после облучения в реакторах типа ВВЭР в ОЯТ остается урана-238-95%, а урана-235-1%, который целесообразно вовлечь повторно в топливный цикл.
Целью данной работы было изучение возможностей использования диэтилентриаминпентауксусной кислоты (ДТПА) в качестве комплексообразователя на стадии реэкстракции плутония и нептуния в процессе получения диоксидов плутония, пригодных для изготовления Мокс-топлива, в аффинажных отделениях завода РТ-1.
Показано, что присутствие ДТПА в технологических растворах повлияло на конечные операции процесса − оксалатное осаждение плутония и разрушение избытка оксалат-иона в маточниках. Причем, если осаждение оксалатов плутония из азотнокислых реэкстрактов, содержащих ДТПА, проходило почти в три раза полнее, чем из реэкстрактов с серной кислотой, то при разрушении оксалат-ионов в маточных растворах возникли осложнения. Остаточное его содержание превышало необходимую производственную норму 0,2 г/л.
Поскольку скорость разложения ДТПА в имитаторах оксалатных маточников с точки зрения продолжительности технологического процесса не высока, была рассмотрена возможность ускорения разрушения ДТПА с помощью окислителя, в частности, семивалентного марганца.
Перманганат калия в оксалатных маточных растворах, содержащих ДТПА взаимодействует с последней по двум направлениям. Во-первых, непосредственно окисляет ДТПА, обладающую восстановительными свойствами, с образованием диоксида марганца. Эта реакция проходит быстро и полнота окисления ДТПА зависит от количества марганца, относительно их стехиометрии. Во-вторых, перманганат калия является катализатором более медленного процесса термического окисления ДТПА в среде азотной кислоты. Параллельно второй реакции при нагревании происходит и окисление оксалата с еще более низкой скоростью. Поэтому наиболее эффективный по времени и концентрации перманганата калия процесс разрушения щавелевой кислоты наблюдается только после предварительного окисления ДТПА.
На графике приведены данные по разложению щавелевой кислоты при двухразовой добавке перманганата калия различной концентрации.
Рис. 1. Влияние концентрации повторной добавки марганца (VII)
на разложение щавелевой кислоты
Таким образом, при равной величине добавки перманганата калия двухразовый ввод марганца в процесс разрушения оксалат-ионов имеет существенное преимущество перед одноразовым, что имеет место в производственных условиях в настоящее время.
