náhled|upright=1.1|Přepracování jaderného paliva metodou PUREX, vyvinuté ve 40. letech 20. století pro výrobu plutonia do jaderných zbraní Používá se k oddělování reaktorového plutonia použitelného jako MOX.An Evaluation of the Proliferation Resistant Characteristics of Light Water Reactor Fuel with the Potential for Recycle in the United StatesIs U.S. Reprocessing Worth The Risk?, Steve Fetter and Frank N. von Hippel, Arms Control Today, September 1, 2005
náhled|upright=1.3|Nejpokročilejším alternativním způsobem přepracování je pyroproces, navržený pro rychloneutronové reaktory (IFR). Po rozpuštění použitého paliva v tavenině soli se využitelné aktinoidy, převážně plutonium a uran, extrahují elektrorafinací. Plutonium v nerozdělené směsi gama a alfa zářících aktinoidů. PUREX and PYRO are not the same, Hannum, Marsh, Stanford
PUREX (plutonium uranová redukce extrakce) je chemický postup pro přípravu jaderného paliva do reaktorů nebo jaderných zbraní, založený na kapalinové extrakci a iontové výměně.
Použité jaderné palivo, na které se tato metoda používá, obsahuje převážně aktinoidy, jako jsou uran, plutonium, a americium, a také příměsi prvků s lehčími atomy, kde jsou výrazně zastoupeny štěpné produkty.
Obsažené aktinoidy jsou tvořeny převážně nespotřebovanými zbytky paliva (U-235, U-238, Pu-239)
náhled|Zjednodušené znázornění extrakce plutonia
Provedení náhled|144px|Struktura komplexu dusičnanu uranylu vznikajícího při procesu PUREX
Nejprve se palivo rozpustí v kyselině dusičné o koncentraci kolem 7 mol/l a filtrací se oddělí pevné látky, které by mohly vést ke tvorbě emulzí, někdy označovaných také jako „třetí fáze“.
Jako organické rozpouštědlo se používá 30procentní roztok tributylfosfátu v uhlovodících, například petroleji. Uranylové ionty (UO) se do organické fáze extrahují jako komplexy UO2(NO3)2·2 TBP; obdobné komplexy vytváří také plutonium. Těžší aktinoidy, převážně americium a curium, a štěpné produkty, zůstávají ve vodní fázi.
Plutonium se od uranu oddělí přidáním redukčních činidel, jež zredukují jeho ionty na Pu+3, které přejdou do vodné fáze; jako reduční činidla se používají například N,N-diethyl-hydroxylamin, železnatá sůl kyseliny sulfamové, a hydrazin. Následně se uran oddělí z organického roztoku kyselinou dusičnou o koncentraci kolem 0,2 mol/l.
Rafinát PUREX rafinát je směs kovů rozpuštěných v kyselině dusičné vzniklý po odstranění uranu a plutonia z jaderného paliva metodou PUREX.
Existují dva druhy tohoto rafinátu, nejčastěji se tak označuje vysoce aktivní roztok z prvního cyklu. Druhý vzniká další extrakcí uranu a plutonia tributylfosfátem.
750px|střed
Na obrázku výše tmavě modrá představuje ionty pocházející z rozpouštědla, světle modrá štěpné produkty (I je Rb/Cs; II je Sr/Ba; III jsou Y a lanthanoidy), oranžová produkty koroze nerezového potrubí, zelená hlavní aktinoidy, světle fialová vedlejší aktinoidy, a poslední odpovídá neutronovému jedu.
Znečištění Odpad z procesu PUREX je kyselý vodný roztok obsahující velká množství radioaktivních látek a rozložených organických rozpouštědel.
Historie PUREX vyvinuli Herbert H. Anderson a Larned B. Asprey na Chicagské univerzitě, v rámci projektu Manhattan, pod vedením Glenna Seaborga; v roce 1947 získali na něj patent, ve kterém je zmíněn jako hlavní extrakční činidlo tributylfosfát.
Odkazy
Reference
Související články Jaderný palivový cyklus Množivý reaktor
Kategorie:Jaderná chemie Kategorie:Uran (prvek) Kategorie:Plutonium Kategorie:Radioaktivní odpad Kategorie:Chemické procesy