Кіріспе

Плутоний және уранды алу үшін пайдаланылған отынды қайта өңдеу процесі. PUREX (плутоний-уран тотығу-экстракциясы) – ядролық реакторлар немесе ядролық қару үшін отынды тазартуға қолданылатын химиялық әдіс. PUREX – пайдаланылған ядролық отыннан (қалдық ядролық отыннан немесе сәулеленген ядролық отыннан) уран мен плутонийді алудың де-факто стандартты сулы ядролық қайта өңдеу әдісі. Ол сұйық-сұйық экстракциялық иондық алмасуға негізделген. PUREX пайдаланылған ядролық отынға қолданылады, ол негізінен өте жоғары атомдық массалы (актиноидтар немесе "актинидтер") элементтерінен (мысалы, уран, плутоний, америций) және реактор жұмысы кезінде түзілген бөліну өнімдері сияқты, жеңіл атомдардан тұратын шағын мөлшердегі материалдан тұрады. Бұл жағдайда актиноидтар негізінен бастапқы отынның жанылмаған қалдықтарынан тұрады (әдетте U-235, U-238 және/немесе Pu-239).

Химиялық процесс

Отын алдымен 7 М шамасындағы концентрацияда азот қышқылында ерітіледі. Эмульсиялардың пайда болуын болдырмау үшін қатты заттар сүзгіленеді, бұл еріткішпен экстракциялау саласында "үшінші фаза" деп аталады. Органикалық еріткіш керосин сияқты көмірсутекте 30% трибутилфосфаттан (TBP) тұрады. Уранил(VI) UO22+ иондары органикалық фазада UO2(NO3)2·2TBP кешендері түрінде экстракцияланады; плутоний де ұқсас кешендер түрінде экстракцияланады. Ауыр актинидтер, негізінен америций және курий, сондай-ақ бөліну өнімдері сулы фазада қалады. Триалкилфосфаттармен уранил нитратының кешендері зерттелген. Плутонийді ураннан бөлу үшін TBP керосин ерітіндісін тотықсыздаушы заттармен өңдеп, плутонийді +3 тотығу күйіне айналдырады, ол сулы фазаға өтеді. Типтік тотықсыздаушы заттарға N,N-диэтилгидроксиламин, темір сульфаматы және гидразин жатады. Содан кейін уран 0,2 М шамасындағы концентрациядағы азот қышқылына кері экстракциялау арқылы керосин ерітіндісінен бөліп алынады.

Ластану

Ханфордтағы PUREX зауыты "көп көлемде сұйық қалдықтарды" өндірді, нәтижесінде жер асты сулары радиоактивті ластанды. Гринпис Гаага мен Селлафилдте өлшеулер жүргізіп, радиоактивті ластаушы заттардың теңізге және ауаға үздіксіз шығарылатынын анықтады. Сондықтан, осы өңдеу зауыттарының жанында тұратын адамдар табиғи фондық радиациядан жоғары радиация деңгейіне ұшырайды. Гринпис мәліметінше, бұл қосымша радиация шағын болғанымен, назардан тыс қалмайды.

Тарих

PUREX процесін Герберт Х. Андерсон және Ларнед Б. Аспрей Чикаго университетінің металлургиялық зертханасында Гленн Т. Сейборг басқарған Манхэттен жобасы аясында ойлап тапты. Олардың 1947 жылы тіркелген "Плутонийді еріткішпен бөліп алу процесі" деген патентінде трибутил фосфат химиялық бөліп алудың негізгі бөлігін атқаратын маңызды реагент ретінде көрсетілген.