Регистрация / Вход
Прислать материал

Радиационно-химическая и термическая стойкость экстракционных систем на основе разветвленных углеводородных разбавителей для переработки отработавшего ядерного топлива

Докладчик: Родин Алексей Владимирович

Должность: научный сотрудник, к.х.н.

Цель проекта:
Цель: Разработка научно-технических основ радиационно-, взрыво- и пожаробезопасной технологии экстракционной переработки отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) с использованием растворов трибутилфосфата (ТБФ) в изопарафиновом разбавителе. Научная проблема, на решение которой направлен проект, состоит в исследовании механизма и кинетики радиационно-стимулируемых термических процессов, определяющих возможность (условия) безопасной переработки отработавшего ядерного топлива (ОЯТ), исключающей экзотермическое разложение (тепловой взрыв) и аварийные ситуации в технологии переработки ОЯТ при использовании перспективного радиационно стойкого разбавителя в экстракционной системе и обеспечении его большого ресурса эксплуатации без замены. В результате работы будет разработан лабораторный технологический регламент по безопасному использованию экстракционной системы «30%ТБФ в Изопаре М– HNO3» при переработке ОЯТ. Будут проведены стендовые испытания процесса переработки ОЯТ с использованием экстракционной системы «30%ТБФ в Изопаре М– HNO3» включая операции экстракции ценных компонентов, промывки экстрагента, раздельной реэкстракции актинидов и внутрицикловой регенерации.

Основные планируемые результаты проекта:
Для решения поставленных задач на первом этапе исследований планируется изучить радиационные превращения перспективного высококипящего разветвленного углеводорода (Изопар-М) и растворов ТБФ на его основе. При этом будут получены следующие данные: (1) состав продуктов радиолиза исследуемой системы и их радиационные выходы, прежде всего, нитросоединений (R-NO2), органических нитратов (RONO2) и высших карбоновых кислот (ВКК); (2) скорости расслоения органической и водной фаз, а также изменения величины коэффициентов распределения извлекаемых целевых радионуклидов в зависимости от поглощенной дозы; (3) граничные условия появления межфазных образований и осадков; (4) обоснован выбор состава регенерирующего раствора для очистки деградированного экстрагента от продуктов радиолиза и примесных элементов.
Полученные данные, свидетельствующие о степени радиационной стойкости экстракционной системы ТБФ – Изопар-М, будут необходимы для дальнейшего изучения её взрывопожароопасности.
На второй стадии работы по проекту впервые будет исследовано воздействие терморадиолиза растворов ТБФ в разветвлённых алифатических углеводородах (Изопаре-М) в условиях открытого аппарата (изобарный процесс при атмосферном давлении) и закрытого аппарата (изохорный процесс). Научная новизна состоит в получении фундаментальных данных о параметрах экзотермических процессов в смесях упомянутых органических растворов с азотной кислотой, в том числе деградированных, в изобарных и изохорных условиях. При этом будут определены величины температуры вспышки исследуемых систем и интенсивность окислительных процессов в зависимости от температуры, поглощенной дозы облучения, содержания ТБФ и степени деградации экстрагента. Все эти данные являются принципиально новыми, ранее в литературе не известными и крайне важны для прогнозирования и контроля условий протекания быстрых окислительных реакций в ходе проведения технологических операций и позволяющими выдать рекомендации по обеспечению безопасности технологических процессов переработки ОЯТ. Они будут шагом в развитии экстракционной переработки ОЯТ с применением перспективных разбавителей для действующих (ФГУП «ПО «Маяк») и будущих (ОДЦ, РТ-1 на ОАО «ГХК») радиохимических производств.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Область применения планируемых результатов - ядерная энергетика, в частности - область переработки отработавшего ядерного горючего. Данные результаты могут быть использованы в технологической схеме переработки ОЯТ.
Результаты исследований представляют интерес для обоснования безопасных регламентов проведения технологических процессов на предприятиях ОЯТЦ имеющих химико-технологические процессы (химико-металлургические производства, радиохимические производства, производство изотопов, аффинажные производства).
Они станут шагом в развитии экстракционной переработки ОЯТ с применением перспективных разбавителей для действующих (ФГУП «ПО «Маяк») и будущих (ОДЦ, РТ-1 на ОАО «ГХК») радиохимических производств.

Текущие результаты проекта:
Работа над проектом начата с написания аналитического обзора современной научно-технической, нормативной и методической литературы; на основании его выводов будет сделан выбор направления исследований.