СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РАСТВОРА АЗОТНОКИСЛОЙ СОЛИ ЧЕТЫРЕХВАЛЕНТНОГО ПЛУТОНИЯ

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РАСТВОРА АЗОТНОКИСЛОЙ СОЛИ ЧЕТЫРЕХВАЛЕНТНОГО ПЛУТОНИЯ


RU (11) 2031979 (13) C1

(51) 6 C25B1/00

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Статус: по данным на 27.03.2008 - прекратил действие

(21) Заявка: 4923062/26
(22) Дата подачи заявки: 1991.03.29
(45) Опубликовано: 1995.03.27
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Аналитическая химия плутония. - М.: Наука, 1965, с.231-232.
(71) Заявитель(и): Научно-производственное объединение "Радиевый институт им.В.Г.Хлопина"
(72) Автор(ы): Никитина Г.П.; Егорова В.П.; Жукова И.Н.; Иванов Ю.Е.
(73) Патентообладатель(и): Научно-производственное объединение "Радиевый институт им.В.Г.Хлопина"


(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РАСТВОРА АЗОТНОКИСЛОЙ СОЛИ ЧЕТЫРЕХВАЛЕНТНОГО ПЛУТОНИЯ 

Изобретение относится к технике переработки отработанного ядерного топлива, в том числе топлива на основе двуокиси плутония, регенерации плутония из отходов, регенерации плутония-238 тепловых изотопных батарей и изотопных источников тока, отработавших ресурс времени. Ведут электролиз азотнокислых растворов. Концентрация плутония и азотной кислоты 5 - 100 г/л и 2,2 - 8 моль/л соответственно. Процесс проводят при 80 - 90°С и плотности тока 0,75 - 2 А/дм2. 1 табл. 

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к технике переработки отработанного ядерного топлива, в том числе топлива на основе двуокиси плутония, регенерации плутония из отходов, регенерации прутония-238 тепловых изотопных батарей и изотопных источников тока, отработавших ресурс времени, а также к лабораторной практике переработки водных плутониевых растворов.

Известно электрохимическое восстановление Рu(VI) до Рu(IV), которое эффективно даже при комнатной температуре. Однако для его реализации требуется присутствие в растворе катализаторов, например ионов уранила или железа, концентрации которых должны быть достаточно велики (И/Рu 10-2000, Fe/Pu = 1/4).

Целью изобретения является упрощение процесса и повышение чистоты продукта.

Цель достигается катодным восстановлением Рu(VI) до Рu(IV) в горячих (80-90оС) азотнокислых растворах (C=2-8 моль/л, CPu(VI) = 5-100 г/л в электролизе с разделенными анодным и катодным пространствами при плотности катодного тока 0,75-2 А/дм2 и продолжительности электролиза 1-3,5 ч. При этом 90-99,93% плутония-VI восстанавливается до плутония-IV.

Т. о. сущность предлагаемого изобретения состоит в проведении процесса катодного восстановления Рu(VI) до Рu(IV) в определенном интервале концентраций HNO3 и плутония при определенной плотности тока и замене добавок катализаторов (UO22+, Fe3+ и т.д.) к обрабатываемому раствору его нагреванием до 80-90оС.

При этом оказывается возможным проведение электрохимического восстановления плутония-IV в азотнокислых растворах, не содержащих катионов других металлов.

П р и м е р 1. Раствор, содержащий 4 моль/л HNO3 и 20 г/л Рu(VI), объемом 50 см3 вносят в электрохимическую ячейку с разделенными анодным и катодным пространствами, раствор нагревают до 90оС, включают ток (I = 0,60 А) и проводят электролиз при плотности катодного тока 1 А/дм2 в течение 1,6 ч. При этом 99,8% плутония-VI превращается в Рu(IV). Контроль концентрацией Рu(VI) и Рu(IV) - спектрофотометрический при = 830 и 470 км соответственно. Массовая доля Рu(III) определялась радиометрически после экстракционного отделения Рu (VI) и Рu(IV).

При выходе за заявленные пределы концентраций плутония и азотной кислоты, плотности тока и температуры эффективность процесса резко падает.

П р и м е р 2. 40 см3 раствора (4 моль/л HNO3 + 5,8 г/л Рu(VI) + 1,4 г/л Се вносят в электролизер, включают ток (I = 0,10 А) и ведут электролиз при комнатной температуре и плотности катодного тока 0,1 А/дм2 в течение 3 ч. В конечном растворе найдено 5,8 г/л Рu(VI), другие формы плутония не обнаружены.

При увеличении плотности катодного тока до 0,75 А/дм2 и проведении электролиза при комнатной температуре также не наблюдалось восстановления Рu(VI) ->> Рu(IV).

П р и м е р 3. Тот же раствор, что и в примере 2, объемом 40 см3вносят в электролизер, нагревают до 82оС, включают ток (I = 0,45 А) и проводят электролиз при плотности катодного тока 0,75 А/дм2. Через 2 ч практически весь плутоний-VI (на 99,9%) превращается в Рu(IV).

Заявляемое техническое решение отличается от прототипа тем, что вместо внесения катализаторов (в виде солей) в обрабатываемый раствор его просто нагревают до 80-90оС и проводят катодное восстановление Рu(VI) ->> Рu(IV) в определенном интервале С, CPu и плотности тока. Эти отличия позволяют сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "Новизна" и "Существенные отличия", так как признаков, отличающих заявленное техническое решение от прототипа, не выявлено в других технических решениях.

Результаты экспериментов приведены в таблице.

Данные таблицы показывают, что концентрация плутония-VI, равная 5-100 г/л, наиболее благоприятный концентрационный диапазон, в котором способ "работает" с разумной скоростью. Для растворов, содержащих меньше 5 г/л плутония, продолжительность электролиза даже при 90оС резко возрастает (таблица, пример 15).

Работать с растворами плутония с концентрацией, превышающей 100 г/л нецелесообразно, так как при таких концентрациях и t 80оС скорость реакции диспропорционирована

3Pu + 2 H2O = 2Pu3+PuO22+ + 4H+, достаточно велика даже при высокой кислотности раствора ( 8 моль/л); плотность катодного тока 0,75-2 А/дм2 гарантирует приемлемую продолжительность процесса (1-3,5 ч) (примеры 4-7, 9-14); вести процесс при температурах выше 90-95оС нецелесообразно, поскольку при t 100оС раствор может закипеть.

Предлагаемое изобретение может быть использовано для стабилизации плутония-IV в чистых азотнокислых растворах, а также в растворах, получаемых в результате электрохимического окислительного растворения двуокиси плутония перед их экстракционным или сорбционным переделом.

В последнем случае восстановление может осуществляться в аппарате-растворителе реверсом тока; объем раствора при этом не изменяется, происходит лишь некоторое его (раствора) раскисление.

Разработанный метод выгодно отличается от других методов бессолевой стабилизации Pu-VI тем, что не требует создания узла подготовки реагента-восстановителя, в нем не используются нестойкие реагенты (N2H4, NH2OH, H2O2), хранение, транспортировка и работа с которыми связана с соблюдением специальных предосторожностей. 

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РАСТВОРА АЗОТНОКИСЛОЙ СОЛИ ЧЕТЫРЕХВАЛЕНТНОГО ПЛУТОНИЯ, включающий электрохимическое восстановление на катоде растворов азотнокислых солей шестивалентного плутония, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса и повышения чистоты продукта, процесс ведут при исходной концентрации шестивалентного плутония в растворе, подаваемом на катодное восстановление, равном 5 - 100 г/л, и концентрации азотной кислоты 2,2 - 8 моль/л при температуре 80 - 90oС и катодной плотности тока 0,75 - 2 А/дм2.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ:
Гелиоэнергетика - Солнечные электростанции, Солнечные батареи. Солнечные коллекторы;
Ветроэнергетика - Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели;
Волновые электростанции. Гидроэлектростанции;
Термоэлектрические источники тока;
Химические источники тока;
Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ;
Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии;
Генераторы постоянного электрического тока. Электрические машины.



Устройства и способы получения, преобразования, передачи, экономии и сохранения электрической энергии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+электрический -генератор".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "генератор" будут найдены слова "генераторы", "ренераторов" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("генератор!").


Солнечные электростанции. Гелиоэнергетика | Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели. Ветрогенераторы | Волновые, геотермальные и гидроэлектростанции | Термоэлектрические источники тока | Химические источники тока. Накопители электроэнергии. Батареи и аккумуляторы | Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи электрической энергии | Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии | Генераторы постоянного и переменного электрического тока. Электрические машины


Рейтинг@Mail.ru