Транспортировка

Переработка руды

Дробление и измельчение.

Выщелачивание.

Обогащение до 60-95% U₃O₈

Аффинаж – завершение очистки соединений урана от примесей и особенно от элементов, обладающих большим сечением захвата нейтронов (гафний, бор, кадмий, европий, гадолиний, самарий и т.д.). Прокаливание полученных при аффинаже осадков урановых солей позволяет получить чистые оксиды урана: UO₃, U₃O₈ и диоксид UO₂ – важнейшие промежуточные продукты уранового производства.

Производство UF₆ (гексафторида) и разделение изотопов

Прежде чем изготавливать топливо природный уран, содержащий только 0,72% ²³⁵U, необходимо обогатить – разделить изотопы ²³⁵U и ²³⁸U.

Химические реакции слишком малочувствительны к атомной массе реагирующих элементов, поэтому они не могут быть использованы для обогащения урана. Необходимы физические методы разделения изотопов.

Один из методов получения обогащенного урана – газодиффузионный.

Используется также центробежный метод с применением высокоскоростных газовых центрифуг.

UF₆ – единственное урансодержащее вещество, существующее при обычной температуре в газообразном состоянии (при пониженном давлении).

Обогащение урана методом газовой диффузии основано на явлении молекулярной диффузии через пористую перегородку с мельчайшими отверстиями. В замкнутом пространстве при тепловом равновесии все молекулы газовой смеси обладают одной и той же кинетической энергией. Менее тяжелые молекулы ²³⁵UF₆ обладают большей средней скоростью теплового движения и потому чаще ударяются о перегородку, чем более тяжелые молекулы ²³⁸UF₆. В результате через отверстия перегородки чаще будут проникать (диффундировать) более легкие молекулы ²³⁵UF₆. Соответственно молекулы тяжелого изотопа будут концентрироваться перед перегородкой.

Рассмотренные до сих пор производства составляют начальную стадию ядерного топливного цикла. Основные отходы – слабо- и среднеактивные.

Количество РАО на стадии первичной переработки природного урана очень велико и составляет 99,8%. В России добыча и первичная переработка урана осуществляется только на одном предприятии – Приаргунском горно-химическом объединении. На всех работавших до последнего времени предприятиях по добыче и переработке урановых руд в отвалах и хвостохранилищах находится 10⁸ м³ РАО с активностью 1,8•10⁵ Ки.

Существуют открытый и замкнутый топливные циклы.

Радиохимическая переработка отработавшего топлива осуществляется, как правило, централизовано на крупных радиохимических предприятиях, что влечет за собой необходимость перевозки значительных количеств чрезвычайно активного продукта. Активность отработавшего топлива настолько высока, что невозможно перерабатывать сразу после выгрузки из реактора. Для того, чтобы часть радиоактивных продуктов распалась, требуется время, в течение которого отработавшее топливо хранится в охлажденных бассейнах на АЭС (около 3 лет).

Отработавшее топливо помещают в специальные контейнеры, масса которых составляет от 30 до 100 т, причем на долю полезного груза – отработавшего топлива – приходится лишь 2-5% общей массы.

Во всех развитых странах сейчас принята следующая схема обращения с отходами высокой удельной активности (ОВУА):

1) хранение в жидкой форме до снижения остаточного тепловыделения;

2) отверждение и хранение в контролируемых условиях;

3) окончательное захоронение твердых отходов в геологических формациях.

Процесс отверждения заключается в кальцинации с последующим оплавлением или стеклованием. Наиболее современным способом является вплавление отходов в стеклоблоки, которые затем помещаются в металлические контейнеры, предназначенные для захоронения. Ведутся работы по отверждению ОВУА путем образования керамических, металлокерамических и стеклометаллических блоков, обладающих большой теплопроводностью. Одновременно уделяется внимание их механической, химической и радиационной устойчивости. (Титаева Н.А., 2000).

Радиохимическая переработка отработавшего топлива

Поступившее на радиохимический завод топливо перегружают из контейнеров в бассейны-хранилища и подвергают разделке на куски. Разрезанные сборки попадают в растворители с азотной кислотой, где осуществляется выщелачивание урана и плутония.

Экстракция – распределение растворенного вещества между двумя несмешивающимися жидкостями: азотнокислыми растворами и органической фазой. Органическая фаза избирательно экстрагирует только уран и плутоний, оставляя почти все продукты распада в водной фазе.

На завершающем этапе уран и плутоний реэкстрагируются – переводятся в уже не содержащий продукты деления раствор.

Дата добавления: 2014-01-05