Труды КНЦ вып.9 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 1/2018(9) часть 1)

экстракционные показатели и характеристики пожаро- и взрывобезопасности исследуемой экстракционной системы. Ключевые слова: радиолиз, радиационная стойкость, термическая стойкость, Пурекс-процесс, экстракционные системы, Изопар-М. APPLICATION OF ISOPAR-M DILUENT IN EXTRACTION TECHNOLOGY OF SPENT NUCLEAR FUEL REPROCESSING Z. V. Dzhivanova, E. V. Belova Russian Academy of Sciences A. N. Frumkin Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry, Moscow, Russia A b stra c t The article reviews the results of a comprehensive study of extraction system "30 % TBT — Isopar-M". The influence of ionizing radiation on hydrodynamic, extraction parameters and fire and explosion safety characteristics of extracting system , has been determined. Keywords : radiolysis, radiation stability, thermal stability, PUREX process, extraction system, Isopar-M. Интерес к ядерной энергетике растет во всем мире из-за потребности в электроэнергии и опасения экологов по поводу энергии, производимой на теплоэлектростанциях, вследствие больших выбросов парниковых газов. Помимо этого каждый год образуются тысячи тонн отработавшего топлива, которое нуждается в регенерации. Для переработки отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) используют Пурекс-процесс, основанный на жидкостной экстракции урана и плутония [1, 2]. Экстрагируемые уран и плутоний могут быть использованы для изготовления МОХ-топлива для АЭС в целях дополнительного производства энергии [3]. Таким образом, исходные топливные ресурсы могут быть использованы более полно, а потребность в обогащении урана снижена. В качестве экстрагента в классическом Пурекс-процессе широко применяется Три-н-бутилфосфат (ТБФ), который обладает хорошей селективностью по отношению к урану и плутонию, однако имеет плотность, близкую к плотности воды, поэтому его разбавляют в лёгких или тяжелых разбавителях. В качестве лёгких разбавителей используют различные фракции парафинов (керосин, РЖ-3, синтин, С-13), в качестве тяжелых — хлорированные или фторированные углеводородные производные (ГХБД, формаль, гексол) [4]. Одной из первостепенных проблем исследований применительно к переработке облученного топлива является изучение радиационного поведения органических растворов в двухфазных водно -органических системах. Важность этой проблемы обусловлена изменением физико-химических экстрагентов и разбавителей при их контакте с азотнокислыми растворами облученных ТВС, что приводит к нарушениям процесса экстракционного разделения и существенному сокращению времени эксплуатации экстракционной системы в технологических операциях. Следовательно, для каждой конкретной экстракционной системы необходимо выявить характер и глубину нарушений различных этапов экстракционного процесса; определить продукты радиолитической деструкции экстракционной системы и определить их роль в ухудшении гидродинамических, экстракционных показателей, а также характеристик пожаро- и взрывобезопасности. Возникло предположение, что применение разветвленного углеводородного разбавителя Изопар-М повысит радиационно-термическую устойчивость экстракционной системы на основе ТБФ и увеличит срок эксплуатации экстрагента. Изучение основных физико-химических, экстракционных свойств экстракционной системы «30 % ТБФ — Изопар-М» и возможности её безопасного применения в экстракционном извлечении урана и плутония из азотнокислых сред делают работу актуальной. Комплексное исследование разбавителя Изопар-М в качестве разбавителя для Пурекс-процесса предполагало изучение воздействия ионизирующего излучения на экстракционные, гидродинамические показатели и характеристики пожаро- и взрывобезопасности. Работу условно поделили на пять этапов. На первом сравнивали гидродинамические показатели системы «30 % ТБФ — Изопар-М» с аналогичной системой на основе разбавителя С-13, взятой за стандартную. Выявили, что система на основе Изопар-М не уступает стандартной, иногда превосходя её по таким показателям, как межфазное натяжение, вязкость и скорость расслаивания органической и водной фаз на разных стадиях. На втором этапе оценивали возможность применения растворов солей органических оснований: метиламин и гуанидин карбонатов на стадии внутрицикловой очистки экстрагента. После положительного опыта применения раствора гидрокарбоната натрия провели экспериментальную серию по регенерации экстракционных систем, облученных в накопительном режиме до доз 250, 500 и 750 кГр 1 моль/л растворами метиламин и гуанидин карбонатов. Их действие сравнивали с действием 0,5 моль/л раствора гидрокарбоната натрия. Измерение вязкости, плотности экстрагента, величины межфазного натяжения на границе «экстрагент — карбонатный раствор» после регенерации и анализ проб методом ИК-спектроскопии доказывают сходную способность к регенерации всех промывных растворов. Результаты ИК-спектроскопии представлены в таблице. 263