퓨렉스

PUREX
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파이렉스와 혼동하지 마세요.
핵무기용 [1]플루토늄을 생산하기 위해 1940년대에 처음 개발된 PUREX 방법에 의한 사용후 핵연료 재처리는 1960년대에 [2]벨기에에서 부분적으로 LWR을 재연료하기 위해 상업적으로 입증되었다.이 수성 화학 과정은 MOX 연료로 재사용하기 위해 원자로 등급 플루토늄(RGPu)을 분리하기 위해 상업적으로 계속 사용된다.플루토늄은 핵무기를 [3][4]만드는 데 사용될 수 있기 때문에 여전히 논란이 되고 있다.
상업적으로는 불가능하지만 가장 개발된 대체 재처리 방법은 파이로프로세싱으로,[5] 1990년대 금속 연료 일체형 고속 원자로(IFR)의 일부로 제안되었다.사용후연료가 용융염에 용해된 후, 중요한 소성분임에도 불구하고 플루토늄과 우라늄으로 구성된 모든 재활용 가능한 액티니드를 전기 정제/전기로 추출한다.그 결과 발생하는 혼합물은 플루토늄을 항상 분리되지 않은 감마 및 알파 방출 액티니드 형태로 유지하며, 이는 [6]도난 시나리오에서도 약간 자기 보호된다.

PUREX(플루토늄 우라늄 환원 추출)는 원자로나 [7]핵무기의 연료를 정화하는 데 사용되는 화학 방법이다.PUREX는 사용이 끝난 핵연료(스펜트 핵연료 또는 조사 핵연료)에서 우라늄과 플루토늄을 회수하기 위한 사실상의 표준 핵 재처리 방법이다.이것은 액체-액체 추출 이온 [8]교환에 기초한다.

PUREX는 주로 매우 높은 원자량(액티노이드 또는 "액티니드") 원소(예: 우라늄, 플루토늄, 아메리슘)로 구성된 사용후핵연료에 적용되며, 특히 원자로 운영에 의해 생성된 핵분열 생성물로 구성된 보다 가벼운 원자로 구성된 소량의 물질로 구성된다.

단순화된 플루토늄 추출 흐름도.

이 경우 액티노이드 요소는 주로 원래 연료(일반적으로 U-235, U-238 및/또는 Pu-239)의 미소비 잔량으로 구성됩니다.

화학 작용

PUREX에서 [9]추출된 질산우라닐 복합체 구조.

연료는 먼저 약 7M 농도의 질산에 용해됩니다. 고형물은 여과로 제거되어 용제 추출 커뮤니티에서 세 번째 단계라고 하는 유화액이 형성되지 않도록 합니다.

유기 용제는 등유와 같은 탄화수소에 30%의 인산트리부틸(TBP)로 구성됩니다.유기상에서 UO(NO3)·22로서2 Uranyl(VI) UO2+
2 이온을 추출한다.TBP 복합체; 플루토늄은 유사한 복합체로 추출된다.더 무거운 악티늄, 주로 아메리슘과 퀴륨, 그리고 핵분열 생성물은 수상에 남아 있다.트릴알킬 인산염과 질산우라닐 복합체의 성질이 [10]특징지어졌습니다.

플루토늄은 환원제로 TBP-케로센 용액을 처리해 플루토늄을 +3 산화 상태로 전환해 수상으로 전환한다.대표적인 환원제로는 N, N-디에틸-히드록실아민, 황산철 및 히드라진이 있다.그런 다음 0.2M 정도의 [11]농도로 역추출하여 등유 용액에서 우라늄을 제거한다.

PUREX 추첨제

PUREX 라피네이트라는 용어는 핵연료 용해액에서 우라늄과 플루토늄이 PUREX 과정에 의해 제거될 때 남겨지는 질산의 금속 혼합물을 말한다.이 혼합물은 종종 고준위 핵폐기물로 알려져 있다.

두 개의 PUREX 추첨이 존재합니다.첫 번째 사이클에서 가장 활동적인 추첨은 PUREX 추첨으로 가장 일반적으로 알려져 있는 추첨이다.다른 하나는 우라늄과 플루토늄을 인산트리부틸로 두 번째 추출하여 정제하는 중활성 사이클이다.

Purexraffinatecomp.png

진한 파란색은 벌크 이온, 연한 파란색은 핵분열 생성물(그룹 I는 Rb/Cs)(그룹 II는 Sr/Ba)(그룹 III는 Y, 란타니드), 주황색은 부식 생성물(스테인리스강 파이프 구조에서), 녹색은 주요 액티니드, 바이올렛은 마이너 액티니드, 마젠타는 중성자 독이다.

현재 PUREX 래피네이트는 유리로 변환되기 전에 스테인리스 스틸 탱크에 보관되어 있습니다.첫 번째 사이클 PUREX 래피네이트는 매우 방사성입니다.그것은 거의 모든 핵분열 생성물, 철/니켈과 같은 부식 생성물, 우라늄의 흔적, 플루토늄과 소악티니드를 가지고 있다.

오염

핸포드 사이트의 PUREX 발전소는 '다량의 액체 폐기물'을 생산하여 지하수의 [12]방사능 오염을 초래했다.

라 헤이그와 셀라필드의 그린피스 측정 결과 방사능 오염물질이 바다와 대기로 꾸준히 방출되고 있는 것으로 나타났다.따라서, 이러한 처리 공장 근처에 사는 사람들은 자연적으로 발생하는 백그라운드 방사선보다 더 높은 방사선 수준에 노출된다.그린피스에 따르면, 이 추가 방사선은 작지만 무시할 [13]수 있는 수준은 아니다.

역사

PUREX 프로세스는 Herbert H. Anderson과 Larned B에 의해 발명되었습니다. 글렌 T가 이끄는 맨해튼 프로젝트의 일환으로 시카고 대학 야금 연구소의 아스프리. Seaborg;[14] 1947년에 제출된 특허 "플루토늄 용제 추출 과정"은 화학 [15]추출의 대부분을 달성하는 주요 반응 물질로 인산 트리부틸을 언급하고 있다.

핵 재처리장 목록

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레퍼런스 및 메모

  1. ^ 그린우드, 페이지 1255, 1261
  2. ^ "Reprocessing plants, world-wide". European Nuclear Society. Archived from the original on 22 June 2015. Retrieved 29 July 2008.
  3. ^ 미국의 재활용 가능성에 따른 경수로 연료의 증식저항 특성 평가
  4. ^ Steve Fetter와 Frank N. von Hippel, Arms Control Today, 2005년 9월 1일.
  5. ^ L.C. Walters (September 18, 1998). "Thirty years of fuels and materials information from EBR-II". Journal of Nuclear Materials. 270 (1): 39–48. Bibcode:1999JNuM..270...39W. doi:10.1016/S0022-3115(98)00760-0.
  6. ^ [1] PUREX와 PYRO는 같지 않습니다.Hannum, Marsh, Stanford.
  7. ^ Gregory Choppin; Jan-Olov Liljenzin; Jan Rydberg (2002). Radiochemistry and Nuclear Chemistry, Third Edition. p. 610. ISBN 978-0-7506-7463-8.
  8. ^ Paiva, A. P.; Malik, P. (2004). "Recent advances on the chemistry of solvent extraction applied to the reprocessing of spent nuclear fuels and radioactive wastes". Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry. 261 (2): 485–496. doi:10.1023/B:JRNC.0000034890.23325.b5. S2CID 94173845.{{cite journal}}: CS1 maint: 작성자 파라미터 사용(링크)
  9. ^ Burns, J. H.; Brown, G. M.; Ryan, R. R. (1985). "Structure of dinitratodioxobis(triisobutyl phosphate)uranium(VI) at 139 K". Acta Crystallographica Section C Crystal Structure Communications. 41 (10): 1446–1448. doi:10.1107/S0108270185008125.
  10. ^ J.H. Burns (1983). "Solvent-extraction complexes of the uranyl ion. 2. Crystal and molecular structures of catena-bis(.mu.-di-n-butyl phosphato-O,O')dioxouranium(VI) and bis(.mu.-di-n-butyl phosphato-O,O')bis[(nitrato)(tri-n-butylphosphine oxide)dioxouranium(VI)]". Inorganic Chemistry. 22 (8): 1174–1178. doi:10.1021/ic00150a006.
  11. ^ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2nd ed.). Butterworth-Heinemann. p. 1261. ISBN 978-0-08-037941-8.
  12. ^ Gerber, M.S. (February 2001). "History of Hanford Site Defense Production (Brief)" (PDF). Fluor Hanford / US DOE. Retrieved 2009-10-01. {{cite journal}}:Cite 저널 요구 사항 journal=(도움말)
  13. ^ "Greenpeace on La Hague (German version)". Retrieved 2016-04-30.
  14. ^ 미국 특허 2924506, Anderson, Herbert H. and Asprey, Larned B. & Asprey, Larned B. & Asprey, "플루토늄 용제 추출 과정" 1960-02-09 발표
  15. ^ P. Gary Eller; Bob Penneman & Bob Ryan (2005). "Pioneer actinide chemist Larned Asprey dies" (PDF). The Actinide Research Quarterly. Los Alamos National Laboratory. pp. 13–17. Archived from the original (PDF) on 2014-02-01.

추가 정보

  • OECD 원자력청, 핵연료 사이클의 경제학, 파리, 1994
  • I. 헨싱과 W 슐츠, Energiewirtschaftlichen Instituts, 1995년.
  • Cogema, Reprocessing-Recycling: Industrial Stakes, 1995년 5월 9일 본의 Konrad-Adenauer-Stiftung에 대한 프레젠테이션.
  • OECD 원자력 기구, 플루토늄 연료: An Assessment, Paris, 1989.
  • 국가연구위원회, "핵폐기물:분리 및 변환을 위한 기술", 워싱턴 D.C., National Academy Press, 1996.

외부 링크