Разделение изотопов урана

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 21 Января 2014 в 17:12, реферат

Краткое описание

Изотопы - химические элементы с одинаковым количеством протонов (одинаковым зарядом) и разным количеством нейтронов. У чётных атомов изотопов может быть много, у нечётных обычно не более двух.
Уникальность гексафторида урана заключается в том, что фтор не имеет изотопов т.е. молекулярная масса гексафторида урана зависит только от массы изотопов самого урана. Второй немаловажный фактор - газообразное состояние гексафторида урана уже при 56оС при атмосферном давлении.

Прикрепленные файлы: 1 файл

Курсовая.docx

— 85.66 Кб (Скачать документ)

В продуктах реакции пламенного реактора (температура около 1300°С) обнаружены UО2, UO3, UF4, U(OH)4, Н2О, UО2F2. Основным элементом, загрязняющим конечный продукт, был фтор, содержание которого составляло 4–8%.

Содержание фтора в  продукте, полученном пламенным пирогидролизом, значительно снижалось при термической обработке его в водороде при 1000°С и достигало значения менее 3·10-3, что вполне удовлетворительно. Подача исходных продуктов организована следующим образом. Три газа (UF6, O2 и F2) поступают по центральной трубке, a H2 – по кольцевому зазору; F2 подают только в самом начале для инициирования процесса взаимодействия UF6 с водородом.

 

 

 

ВОУ-НОУ процесс

Технология ВОУ-НОУ включает операции по переводу высокообогащённого урана (ВОУ) в низкообогащённый уран (НОУ). Необходимость такой конверсии возникла в середине 1990-х годов вследствие двустороннего разоружения США и России. Наработанный ранее высокообогащенный (90%) уран необходимо переводить в низкообогащенный (1,6 - 4,4%), пригодный для использования в мирных целях для изготовления ТВЭлов для ВВЭР.

Поставленная задача решается методом разбавления высокообогащенного урана низкообогащенным через стадию фторирования. Поскольку гексафторид урана газообразное соединение, то таким образом достигается равномерная гомогенизация смеси. Преимуществами такого смешения является  являются менее затратная организация обеспечения ядерной безопасности и требуемой точности дозирования смешиваемых продуктов, оперативность управления процессом смешивания. Промышленная технологическая схема такого производства  представлена на рис.46.

Рис.46 Технологическая схема  процесса ВОУ-НОУ.

 

К НОУ предъявляются высокие  требования по чистоте. В нем, в частности, должно быть гарантировано содержание

плутония < 0,05 Бк/г U

нептуния < 0,01 Бк/г U

урана -234 < 10 000 мкг/г U - 235

урана -236 < 5 000 мкг/г U - 235

Исходя из этих треобований, в технологическую схему перевода оружейного урана из элементного состояния в его гексафторид и разбавления низкообогащенным ураном были введены две дополнительные операции:

- во-первых, была введена стадия экстракционной очистки оксидов высокообогащенного урана от плутония, продуктов деления и легирующих добавок.

- во-вторых, была организованна наработка из природного урина гексафторида урана-разбавителя с 1,5% содержанием урана-235 с пониженным содержанием изотопов урана-234 и урана-236 .Из рис. 1 видно, что важнейшим элементом в технологии переработки оружейного урана в ядерное энергетическое топливо является процесс фторирования оксидов высокообогащенного урана. .На фторирование поступает порошкообразная закись-окись урана (октаоксид триурана) и фтор, предварительно  прошедший очистку от фтористого  водорода  методом селективной сорбции последнего на гранулах фторида натрия. Реакция фторирования протекает при температуре 350 -г 400 ° С. Процесс фторирования осуществляют в непрерывном режиме в период переработки одной партии при противотоке твердой и газообразной фаз реагентов. Твердые порошкообразные остатки от фторирования, в которых концентрируются нелетучие фториды продуктов распада радионуклидов, продукты коррозии .(фториды Fe, Ni , Си ), а также нелетучие фториды плутония, в микроскопических количествах присутствующего в уране, после переработки одной или нескольких партий оксидов урана выгружаются из реактора и направляются для извлечения урана . Газовая фаза, выходя из реактора ,проходит двухступенчатую фильтрацию от уносимой твердой фазы и поступает на десублимацию полученного гексафторида урана из газового потока. Кроме того, на первой технологической цепочке перед десублимацией газовый поток проходит сорбционную колонну, в которой селективно улавливается плутоний, который подвергся возгонке вместе с гексафторидом урана, по реакции

Собранный в десублиматоре гексафторид урана при размораживании десублиматора   подвергается   вакуумной   тренировке с целью удаления из него неконденсирующихся газов и примеси фтористого водорода, после чего гексафторид урана пере- конденсируется из десублиматора в транспортные емкости и отправляется потребителю (заводу по разделению изотопов).

Технологические   газы   после   десублиматора,     содержащие     в основном неконденсирующие газы F2, 02 и другие, проходят очистку от гексафторида урана путем улавливания его на гранулах фтористого натрия по реакции:

                          U F6 + 2 Na F = U F6 • 2 Na F ,

а затем направляются на нейтрализацию фтора и санитарную очистку в систему газоочистки  Аппаратурное оформление технологических процессов на установке определяется  свойствами   перерабатываемых материалов   и   реагентов, главными из которых являются;

высокая химическая токсичность  фтора, фтороводорода, гексафторида урана и других летучих и нелетучих фторидов, участвующих в технологическом процессе. По химической опасности большинство из них относятся к веществам 1 класса;

высокая радиотоксичность высокообогащенного урана и других нуклидов, присутствующих в нем: следовые количества плутония, урана-232 и продуктов их распада; это относит перерабатываемый  материал  по радиоопасности к веществам класса А;

высокообогащенный уран является ядерно-опасным, т. е. при определенных условиях возможно возникновение самопроизвольной цепной реакции распада (СЦР).

Вопросы ядерной безопасности на установке решены тем, что все  технологическое и вспомогательное  оборудование, включая: реактор-фторатор, бункер, десублиматор, сорбционные колонны, санфильтры - имеют либо ядернобезопасную геометрию, либо ограничения по объему и загрузке аппаратов и величине одновременно перерабатываемой партии высокообогащенного урана

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЛИТЕРАТУРА

  1. Громов Б.В. Введение в химическую технологию урана, М.Госатомиздат, 1978.
  2. Стратегия развития атомной энергетики России в первой половине XXI века. Иллюстрация основных положений. –М.:ФГУП «ЦНИИатоминформ», 2001, -64с. ISBN 5-85165-346-9.
  3. Справочник по ядерной энерготехнологии: пер. с англ./ Ф.Ран, А.Адамантиадес, Дж.Кентон, Ч.Браун; под.ред. В.А.Легасова. –М.:Энергоатомиздат, 1989.-752с.
  4. Галкин Н.П., Майоров А.А., Верятин И.Д Химия и технология фтористых соединений урана, М.:Госатомиздат, 1961.
  5. Ч.Харрингтон, А.Рюэле Технология производства урана, М.:Госхимиздат, 1961.
  6. В.С.Емельянов, А.И.Евстюхин Металлургия ядерного горючего, М.:Атомиздат, 1968.
  7. Жиганов А.Н, Гузеев В.В., Андреев Г.Г. Технология диоксида урана, как керамического ядерного топлива, Томск, 2003.
  8. Ран Ф., Адамантиадес А., Дж.Кентон, Ч.Браун Справочник по ядерной энерготехнологии. –М.:Энергоатомиздат, 1989.
  9. Шевченко В.Б, Судариков Б.Н. Технология урана. – М.:Госатомиздат, 1961.
  10. Майоров А.А., Браверманн И.Б. Технология получения порошков  керамической двуокиси урана. М.:Энергоатомиздат, 1985.
  11. Смайли С. Аппаратурное оформление  гетерогенных процессов в технологии урана.-М.:Госатомиздат, 1963.
  12. Химия актиноидов, под ред Дж.Каца, Г.Сиборга, Л.Морсс. Том 1. М.«Мир»,1991.
  13. Петерсон З, Уаймер Р. Химия в атомной промышленности.-М.:Атомиздат, 1967.
  14. Химия и технология фтористых соединений урана, под ред. Галкина Н.П., Майорова А.А., Верятина У.Д, и др. М.:Атомиздат, 1961.

Информация о работе Разделение изотопов урана