Спосіб переробки відпрацьованого ядерного палива

Спосіб переробки відпрацьованого ядерного палива, який включає його обробку фтором або фторовмісною сполукою, який відрізняється тим, що обробку таблеток відпрацьованого ядерного палива виконують газоподібним оборотним фтором у дві стадії з відгоном 85-90 % гексафториду урану на першій стадії фторування і змішування гексафторидів урану і плутонію - на другій стадії при температурі 300-800°С в апараті колонного типу з внутрішнім відведенням тепла хімічних реакцій за рахунок відбору частини газової фази продуктів реакцій фторування, здійснюють охолодження цієї частини газової фази теплоносієм і U 1 3 15006 4 Розділені на розподільній установці уран і плутоній ся, від фторидів продуктів ділення, електролітичпотім окремо піддають очищенню, після якого ного відновлення фторидів елементів актиноїдів, очищений плутоній і очищений уран знову можна що діляться, у розплаві низькоплавкої евтектики використовувати як ядерне паливо. потрійних фторидних солей лужних елементів при Описаний у [заявці JP 09-138297] спосіб перетемпературі 500-550°С з одночасним виділенням робки відпрацьованого ядерного палива по методу елементного фтору на інертному аноді та елемен"Пурекс" відрізняється від традиційних способів тів актиноїдів, що діляться, у виді порошку на розбільш простою технологією і більш високою екоплавленому рідкому катоді з цинку, вакуумного номічністю, що дозволяє знизити кількість відправідгону цинку від одержаних металевих порошків цьованого ядерного палива, що утворюється при актиноїдів, окислюванням виділившихся актиноїпереробці рідких (радіоактивних) відходів, однак і дів, що діляться, повітрям до оксидів, виготовленвін не дозволяє створити замкнутий технологічний ня таблеток змішаного уран-плутонієвого палива, процес - виробництво ядерного палива з ВЯП. іммобілізації всіх газоподібних і нелетучих фториНайбільш близьким до пропонованого способу дів продуктів ділення в розплав кремнію при темза технічною суттю є спосіб переробки відпрацьопературі 1420-1450°С. ваного ядерного палива (ВЯП), який включає його За пропонованим способом окислювальнообробку фтором або фторвміщуючою сполукою відновні реакції проводяться без використання [Патент Російської Федерації на винахід водної фази й органічних сполук. №2226725, МПК7 G21C19/44, Дата публікації: Композити кремній-силіциди, що утворилися 2004.04.10]. Описаний спосіб оснований на фтопри цьому, продукти ділення силіциди америцію і ридно-екстракційній переробці ВЯП - так званий кюрія-діоксид кремнію упаковують у герметичні фтор-аква-процес. Це комбінація фторидної та керамічні ампули з нітриду бора, бориду титана екстракційної технологій. або бориду кремнію з встановленням останніх у Недоліком і описаного способу є те, що він не герметичні керамічні контейнери з карбіду або нітдозволяє створити замкнутий технологічний прориду кремнію і направляють у підземні пристанцес - використання ядерного палива і наступну ційні сухі сховища для захоронення. переробку ВЯП у нове ядерне паливо. Це, зокреПропонована корисна модель дозволяє ствома, обумовлене тим, що: рити ефективну і екологічно безпечну технологію - до даного часу не розроблені пристрої для переробки ВЯП з можливістю багаторазового вифторування порошків ВЯП у радіохімічному викокористання матеріалів, що діляться, виділенням нанні; радіоактивних продуктів ділення та їх іммобілізаці- плутоній і уран, що залишився у недогарку, єю, у виді силіцидів, карбідів, боридів у нерозчинпісля фторування дуже важко розчиняються в азоній формі кремній вміщуючого композита. В решті тній кислоті, практично не фільтруються, через решт, корисна модель передбачає створення єдиприсутність у недогарку продукту ділення - фториного автоматизованого енергетичного комплексу ду цирконію у виді тонкодисперсної твердої фази "ядерний реактор, що спалює матеріали, що ді(у виді суспензії). ляться, на теплових або швидких нейтронах - лінія В основу пропонованої корисної моделі постапристанційний радіохімічний завод з його розтавлена задача створення такого способу для перешуванням під землею в металевому корпусі з герробки ВЯП, який дозволив би створити замкнутий метизацією усіх вводів і виводів комунікацій, усіх технологічний процес, що включає використання входів і виходів технічного персоналу по добре ядерного палива на АЕС і наступну переробку відпрацьованому способу герметизації підводного ВЯП на території АЕС у нове ядерне паливо, начовна". приклад, для тієї ж АЕС. Ця задача вирішується У пропонованому способі використовують як шляхом створення умов для круговороту (рециклу) основний реагент-окислювач елементний фтор елементного фтору. без домішок фторводню, проміжних продуктів Поставлена задача вирішується пропоновабезводних фторидів актиноїдів, лантаноїдів тощо, ним способом, який, як і відомий спосіб переробки а в якості відновлювача - постійний електричний ВЯП, включає його обробку фтором або фторвміструм з використанням електролітичних процесів у щуючою сполукою, а, відповідно до корисної монизькоплавких розплавах фторидних солей. делі, обробку таблеток відпрацьованого ядерного Зазначені неорганічні речовини мають радіапалива виконують газоподібним оборотним фтоційну і нейтронну стійкість, не утворюють вибухором у дві стадії з відгоном 85-90% гексафториду небезпечних сумішей. Нові підходи до вибору комурану на першій стадії фторування і змішування понувальних рішень технологічних процесів, гексафторидів урану і плутонію на другій стадії при устаткування і автоматизація їх роботи приведуть температурі 300-800°С в апараті колонного типу з до створення екологічно чистої, економічно вигідвнутрішнім відводом тепла хімічних реакцій за ної технології при повному замиканні ядерного рахунок відбору частини газової фази продуктів технологічного циклу (ЯТЦ) у межах виробничої реакцій фторування, охолодження цієї частини площадки кожної атомної станції. газової фази теплоносієм і повернення (циркуляПропонована корисна модель створює можлиції) в апарат фторування, подальшого виділення вість переробки ВЯП при повному замиканні ЯТЦ у кисню, що утворився в процесах першої стадії межах виробничої площадки кожної атомної станфторування оксидів ядерного палива, за рахунок ції з виключенням транспортування матеріалів, що використання різниці температур кипіння кисню і діляться, і високорадіоактивних речовин на великі фторидів, що утворилися, ректифікаційного очивідстані наземним і водним транспортом. Ствощення фторидів елементів актиноїдів, що ділятьрення єдиних автоматизованих енергетичних ком 5 15006 6 плексів "ядерний реактор, що спалює матеріали, фторидів. При цьому параметр нижче 2% вимагає що діляться - пристанційний радіохімічний завод з подання великої кількості енергії (у кулонах), а його розташуванням під землею в металевому параметр вище 20% приводить до підвищення корпусі з герметизацією усіх вводів і виводів комутемператури плавлення евтектики фторидних сонікацій і технічного персоналу по добре відпрацьолей, що також є небажаним. Ефективність електваному способу герметизації підвідного човна" ролізу зростає, якщо насичення розплаву евтектидозволяє створити необхідну кількість бар'єрів ки потрійної системи фторидних солей лужних безпеки і цілком виключити можливість його руйметалів здійснювати барботуванням газоподібних нування як за рахунок техногенних (повінь, землесолей гексафторидів урану, плутонію і нептунію в трус, смерч тощо), ненавмисних (падіння літака розплав. Це має місце тому, що барботуванням тощо) і навмисних терористичних впливів. Цей під шар розплаву евтектики досягається повне результат обумовлений такими відмінними особпоглинання суміші гексафторидів і їх рівномірне ливостями. насичення розплавленого електроліту вищими По-перше, у заявляємому комплексі технічних фторидами вихідних елементів з газової суміші. технологічних процесів, який можна охарактеризуВідмінною особливістю заявляємого способу є вати як суху фторидну технологію переробки відпі те, що для виділення продуктів переробки не порацьованого ядерного палива, що виключає викотрібно зупиняти процес електролізу, виведення ристання радіаційне нестійких водних розчинів і металевих порошків елементів, що діляться, у органічних речовин, які, на відміну від способу з суміші з розплавом електроліту і розплавом цинку використанням "PUREX-процесу", утворюють під (рідкого катоду) може проводитися у безперерввпливом радіації величезні кількості вибухонебезному режимі. Безперервному виведенню суспензії печних водень-кисневих газів. Це дозволяє відометалевих порошків елементів, що діляться, і цинкремлювати і переробляти фториди продуктів діку сприяє ще і те, що густина металевих порошків лення у концентрованому виді без їх розведення перевищує густину розплаву цинку більше, ніж у 2вентиляційним повітрям, а також у твердому стані 2,5 рази, тому поверхня рідкого розплаву катоду у виді нелетучих фторидів. безперервно очищається. Газоподібний елементПо-друге, фторування проводять оборотним ний фтор, який виділяється з анодів, безперервно елементним фтором без подрібнення таблеток видаляється і направляється на повторне викоривідпрацьованого палива, що дозволяє виключити стання для фторування вихідних таблеток відпрапилення радіоактивних речовин і герметизувати цьованого ядерного палива. Із суспензії металевих технологічне устаткування. Процес фторування порошків елементів, що діляться, і розплаву цинку, здійснюють у температурному інтервалі 300останній відокремлюється методом вакуумного 800°С. Зняття тепла, що виділяється при фторутермічного відгону при температурі 500-700°С. ванні оксидів, здійснюють не через стінки устаткуВідігнаний цинк повертають у електролізер для вання, а всередині об'єму колонного реактора за поповнення рідкого катоду, а металеві порошки рахунок відбору частини газової фази продуктів використовують при виготовленні ТВЕЛ і ТВЗ. реакцій окислювання, її охолодження і повернення Технологічні температурні параметри пропо(циркуляції через зовнішній теплообмінник) і повенованого способу були одержані експериментальрнення її в апарат фторування зі стаціонарним ним шляхом на основі дослідних випробувань на шаром таблеток відпрацьованого палива, як це неопромінених матеріалах, а також на основі анапоказано на Фіг.2. лізу результатів експериментів і власного досвіду Ще одною відмінною особливістю заявляємого здійснення аналогічних процесів з досягненням способу переробки ВЯП є електролітичне відновпоставленої задачі і технічного результату. лення фторидів продуктів ділення в розплаві низьТак, обробку ВЯП виконують газоподібним коплавкої евтектики фторидних солей при 500оборотним фтором при температурі 300-800°С, 550°С до металів елементів, що діляться, у виді оскільки при температурі нижче 300°С відбуваєтьпорошку на розплавленому рідкому катоді з цинку. ся налипання нелетучих фторидів (фторидного Новою є сама електролітична система, яка скланедогарка) на внутрішню поверхню стінок реактодається з розплаву евтектики потрійних фторидра фторування, а при температурі вище 800°С них солей лужних металів LiF-KF-NaF з темперавідзначені випадки прогоряння стінок реактора турою плавлення 472-500°С, тобто хімічних фторування. Електролітичне відновлення фторисполук, що містять фтор, і насичення цього розпдів елементів актиноїдів, що діляться, у розплаві лаву здійснюють газоподібними гексафторидами низькоплавкої евтектики потрійних фторидних соурану, плутонію і нептунію, тобто хімічними сполулей лужних елементів здійснюють при температурі ками, які також містять фтор. 500-550°С. Оскільки при температурі нижче 500°С Таким чином, електролітична система складавідбувається затвердіння евтектики фторидних ється лише з фторидних сполук. Це дозволяє в солей, а при температурі вище 550°С тиск парів одній стадії одержати на катоді електролітичне фторидів, що містяться в евтектиці, зростає більчисті металеві продукти ділення (уран, плутоній), а ше ніж до 50мм.рт.ст., через що частина фторидів на аноді - чистий елементний фтор, собівартість актиноїдів, що діляться, забруднює елементарний яких значно нижче, ніж собівартість цих речовин, фтор, що виділяється на аноді в процесі електроодержаних у відомі технології і способи. лізу, що унеможливлює повторне використання У конкретних випадках реалізації корисної мофтору. Процес іммобілізації всіх газоподібних і делі розплав евтектики фторидних солей LiF-KFнелетучих фторидів продуктів ділення в розплав NaF насичують газоподібними гексафторидами кремнію здійснюють при температурі 1420-1450°С, урану, плутонію, нептунію в межах 2-20% по сумі оскільки при температурі нижче 1420°С відбува 7 15006 8 ється затвердіння розплаву, що утворюється, а спеціальними пастками, охолоджувані рідким азопри температурі вище 1450°С ступінь уловлювантом, де фториди актиноїдів, летучі і низьколетучі ня газоподібних і нелетучих фторидів продуктів фториди ПД піддають 2-х ступеневому ректифікаділення істотно зменшується (приблизно в 5 раційному очищенню (не показано). Оскільки газова зів). суміш продуктів фторування ПТ має велику теплоІммобілізація продуктів ділення у розплав ємність, установка має у своєму складі автоматичкремнію, упаковка композита, що утворився, у кений пристрій для регулювання процесів охолорамічні ампули і контейнери також здійснювалися дження для зняття тепла, залежно від заданої на основі результатів експериментів авторів з нетемператури в апараті фторування ПТ. Установка опроміненими матеріалами. забезпечена пневмотранспортним пристроєм, Представлений у заявці спосіб спрямований призначеним для передачі на упаковку в герметина вирішення задачі більш ефективної переробки чні капсули з керамічних конструкційних порошків ВЯП шляхом створення умов для круговороту (редибориду титану (Т1В2) або нітриду бору (BN). циклу) елементного фтору. Створення можливості Установка забезпечена електролізером для повернення елементного фтору, що виділяється електролітичного відновлення очищених від ПД при електролізі, у технологічний процес фторуванфторидів актиноїдів до порошків металів у розпланя вихідних таблеток відпрацьованого ядерного ві евтектики фторидних солей при температурі палива вирішує проблему утилізації відходів шкід500-550°С. Електролізер містить корпус 5, в якому ливих речовин, виключає їх викид в атмосферу, а встановлений анод графітовий 6. На корпусі 5 тому відпадає необхідність у їх знешкодженні й встановлений струмопідвід анодний 7. У корпусі 5 очищенні. розміщений рідкий цинковий анод 8, а на корпусі 5 Пропонована корисна модель ілюструється - струмопідвід катодний 9 і вузол електроізоляції прикладеними графічними матеріалами: та відводу F2 - 10. Корпус 5 забезпечений вузлом на Фіг.1 - схематично представлений один з електроізольованої опори 11. У корпусі 5 є під варіантів технологічного процесу переробки відпграфітовий 12. На корпусі 5 встановлений штуцер рацьованого палива на пристанційному заводі 13 для зливу рідкого катоду в ємність 14 і випарник технологічний процес переробки ВЯП реактора цинку 15. Крім перелічених елементів, установка ВВЕР-1000 і виготовлення ТВЕЛ і ТВЗ відповідно також включає систему автоматичного керування до пропонованого способу; технологічними процесами і пристрій для виготовна Фіг.2 - представлена схема, що пояснює лення паливних таблеток змішаного уранетап фторування таблеток ВЯП елементним фтоплутонієвого палива з одержуваних порошкових ром із внутрішнім відводом тепла, що виділяється; матеріалів. Визначальними операціями, від яких на Фіг.3 - представлена схема електролізера залежать властивості готових таблеток, є пресудля одержання металевих порошків елементів, що вання і спікання. У пропонованій установці викориділяться, і елементного фтору. стовується відомий пристрій, що містить одноочУстановка для переробки ВЯП містить пульт кові матриці з двостороннім прикладенням тиску керування, захисну камеру, в якій установлені диспресування. Цей процес здійснюється на високоптанційно керовані пристрої для механічного оброродуктивному повністю автоматизованому пресі. блення відпрацьованих паливних таблеток (ПТ), Прес має обертову стільницю, в якій знаходиться приводні механізми пристроїв для механічного 10 гнізд-прес-форм, згрупованих у секції. У пресрозділення яких з'єднані з пультом керування /не формі кожної секції, що проходять певні позиції показано/. Установка забезпечена апаратом фтопресу, виконуються послідовно операції завантарування, який містить реактор 1 фторування коження прес-порошку, підпресовування, пресування лонного типу з киплячим шаром матеріалу таблеі добування паливних таблеток [див. Разработка, ток, побудник витрат 2, теплообмінник 3 для производство и эксплуатация тепловыделяющих охолодження газів, фільтр 4 тонкого очищення элементов энергетических реакторов. Кн.1. Под газової фази від пилу, які об'єднані в єдиний техредакцией С.Г. Решетникова. - М.: Энергоатомизнологічний ланцюг. При цьому реактор 1 фторудат, 1995 г., с. 292-296] (не показані). вання колонного типу з киплячим шаром матеріалу Приклад здійснення способу. таблеток містить пристрій для завантаження ПТ, В основі фторидної технології регенерації відштуцер, забезпечений засувкою, для введення працьованого ядерного палива (ВЯП) лежить здаелементного фтору, штуцер, забезпечений засувтність основних компонентів паливних композицій кою, для виводу і вакуумного транспортування урану і плутонію - утворювати вищі фториди - гекнелетучих фторидів на упаковку і захоронения і сафториди урану і плутонію по реакціях: штуцер, забезпечений засувкою, для виводу летуUO2(TB)+3F2(r) UF6(r)+O2(rr)+Q1 (1) чих фторидів ПД, UF6, РuР6, NpF6, F2(изб), O2 і їх О1=1055,1кдж/г-атом U спрямовування на фільтр 4 тонкого очищення, РuO2(тв)+3F2(r) РuР6(г)+O2(r)+Q2 (2) один вихід якого призначений для направлення на Q2=638,1кдж/г-атом Pu конденсацію UF6, РuF6, NpF6, летучих фторидів Гексафториди урану і плутонію мають високу ПД, а другий, забезпечений засувкою, з'єднаний з летучість при порівняно невисокій температурі входом теплообмінника 3 для охолодження газів, (для UF6 tпл=64,02°С (під тиском), tкип=56,6°С; для вихід якого з'єднаний із входом побудника витрат РuР6 tпл=50,6°С, tкип=62,3°С). При цьому основна 2, вихід якого з'єднаний із входом для введення маса радіонуклідів - ПД (лужні, лужноземельні, елементного фтору в реактор 1. Апарат фторурідкоземельні елементи тощо) утворює нелетучі вання з'єднаний з конденсатором фторидів актиабо малолетучі фториди, які легко виводяться з ноїдів і ПД при температурі -60°С, забезпеченому процесу у твердому виді на початковій стадії пе 9 15006 10 реробки ВЯП. Різниця в летучості фторидних спопродуктів ділення (ПД) з камери розділення і рілук дозволяє здійснити глибоке очищення урану і зання подають на відділення стабільного ксенону, плутонію від усіх ПД. який використовують за прямим призначенням, Технологія та устаткування повинні бути приінші ПД закачують і зберігають у балонах. Усього датні для використання при переробці ВЯП ядерпідлягає зберіганню газоподібних ПД не більш 2,5 3 них реакторів на теплових нейтронах типу ВВЕР, м /рік з одного реактора ВВЕР-1000. РБМК, PWR, BWR, AGR, HTGR і швидких нейтроТаблетки опроміненого палива в кількості 440 нах типу LMFBR. На Фіг.1 схематично представлекг направляють у реактор 1 фторування оборотний один з варіантів технологічного процесу переним елементним фтором. В якості реактора 1 робки відпрацьованого МОХ-палива на фторування використовують апарат, виготовлений пристанційному заводі. з нержавіючої сталі, який зсередини покритий тонПри роботі атомної станції в складі 2-х водокою щільною плівкою нікелю. Реактор 1 має неводяних реакторів з електричною потужністю ІГВт справжнє днище, на яке насипають стаціонарний (наприклад, ВВЕР-1000) при вигорянні 27000шар паливних таблеток (ПТ) без їх попереднього подрібнення. Під несправжнє днище подають обо40000Мвт сут/т U переробці підлягає 22 т ВЯП на ротний елементний фтор з 15-20 % мас. надлишрік з кожного реактора. Зі 151 паливної зборки (каком відносно стехіометричне необхідної кількості і сети) реактора ВВЕР-1000 щорічно вивантажують здійснюють процес фторування за реакціями: на переробку 50 штук зборок або 500 550 C (50шт/рік)/(300шт/рік)=0,166шт/добу. Отже, одну (3) UO 2( ТВ) 3F2(г ) UF6(г ) O 2(г ) F2(г ) изб Q1, зборку необхідно переробити за 500 550 C изб (4) PuO 2( ТВ ) 3F2(г ) PuF6(г ) O 2(г ) F2(г ) Q2, (1шт)/(0,166шт/сут)=6 діб або з 2-х реакторів АЕС 500 550 C (5) ПД ( ТВ ) nF2(г ) ПДFm( тв,г ) O 2(г ) F2(г ) изб Q 3 . потрібно переробити 1 паливну зборку за три доРеакції (3-5) є автогенними, для їх проведення би. Це дійсно мінірадіохімічний пристанційний зане потрібне підведення тепла, навпаки необхідно вод. відводити тепло (Q1+Q2+Q3), що виділяється. ВідПриводимо короткий опис технологічного проведення тепла здійснюють примусово за рахунок цесу і розрахунок річного балансу радіоактивних відбору частини газового потоку (UF6(г), PuF6(г), матеріалів при переробці відпрацьованого МОХNpF6(г), F2(г)изб, O2(г)) після реактора фторування, палива реактора ВВЕР-1000. його охолодження і циркуляції через шар фтороУ таблиці 1 наведений склад актиноїдів осколваних ПТ. Газова суміш продуктів фторування ПТ кових елементів у річному вивантаженні реактора має велику теплоємність, її об'єм для циркуляції, ВВЕР. охолодження для зняття тепла регулюється автоматично, залежно від заданої температури в апаТаблиця 1 раті фторування ПТ. Схема апарата фторування Склад ВЯП з одного реактора ВВЕР-1000 на ПТ із системою відведення надлишкового тепла рік, що підлягає переробці на пристанційному заводі* наведена на фіг.2. При фторуванні 440кг ПТ утворюється 5,75кг Кількість, Кількість, Кількість, нелетучих фторидів (фториди Cs, Sr, P3M, Am, Cm Елемент Елемент Елемент кг/рік кг/рік кг/рік тощо). Процес фторування ПТ здійснюють у дві 235 238 237 стадії з відгоном 85-90% гексафториду урану на U 176,00 Pu 3,70 Np 9,90 236 239 241+243 U 99,94 Pu 116,60 Am 3,12 першій стадії фторування і суміші гексафторидів 238 240 242+244 урану і плутонію на другій стадії при температурі U 20680.00 Pu 47,08 Am 0,86 241 300-800°С. Після проведення другої стадії фторуPu 24,20 242 вання процес зупиняють. Нелетучі фториди елеPu 7,48 ментів передають за допомогою пневмотранспорПродукти ділення (ПД) ту на упаковку в герметичні капсули з керамічних конструкційних порошків дибориду титану (ТІВ2) або нітриду бору (BN). Кількість Кількість Кількість Елемент Елемент Елемент нарік на рік на рік Капсули з нелетучими фторидами ПД встано3 3 99 H(Т) 0,013м Tc 18,37кг РЗМ 110,74 кг влюють у герметичні керамічні контейнери з карбі85 3 90 Кr 2,20 м (Rh, Pd) 36,61 кг Sr 20,97 кг ду або нітриду кремнію (SiC або Si3N4) і направляста6 3 137 Хе 37,85 м Ru 50,16кг Cs 60,85 кг ють на захоронения в підземні сухі сховища. 129 І 6,2 кг Всього на рік утворюється і направляється на захоронения ~0,3т нелетучих фторидів. * Витримка 90 діб, вигоряння 33 Г втх діб/т Газову фазу з реактора 1 фторування після тонкої фільтрації на фільтрі тонкого очищення 4 направляють на конденсацію фторидів актиноїдів і Після витримки протягом 3-6 місяців зборка ПД при -60°С в спеціальні пастки, охолоджувані ТВЗ надходить у герметичну камеру на розчохлюрідким азотом. Фториди актиноїдів, летучі і низьвання зборки, відрізку хвостовиків, заглушок і ріколетучі фториди ПД піддають 2-х ступеневому зання ТВЕЛів. Металеві частини зборки, хвостовиректифікаційному очищенню. ки і шматки оболонок ТВЕЛів у кількості 19,7 т/рік Очищені від ПД фториди актиноїдів подають переплавляють з розділенням на чисті злитки мена електролітичне відновлення до порошків метаталу і приблизно 5% мас. забруднених шлаків ( 1 лів у розплаві евтектики фторидних солей при 500т/рік). Шлаки упаковують у герметичні керамічні 550°С, порошок актиноїдів виводять з електроліампули і контейнери, які зберігають у пристанцій   них сухих підземних відсіках. Частину газоподібних 11 15006 12 зера (Фіг.3) у суміші з частиною розплавленого Використання пропонованої фторидної техноцинку. логії дозволяє створити компактний переробний Із суспензії відокремлюють цинк методом варадіохімічний мінізавод в одному комплексі з двокуумної дистиляції. Цинк повертають у електроліма реакторами ВВЕР-1000. зер для поповнення рідкого катода, а металеві У результаті здійснення запропонованої фтопорошки окисляють повітрям і направляють на ридної технології досягаються такі переваги: виготовлення ТВЕЛ і ТВЗ. Для здійснення процесу - фторидна технологія є практично безреагенелектролізу металевих порошків актиноїдів на тною, оскільки основний хімічний реагент для розпродуктивність пристанційного мінізаводу необхідкриття відпрацьованого оксидного палива - елений лише один електролізер з електричним наванментний фтор, що виділяється на анодах у процесі таженням 12,5кА. електролізу, багаторазово використовується у Несконденсовані фториди ПД (ВF3, СF4 тощо), власному рециклі при фторуванні ПТ; кисень, що виділився на стадії фторування ПТ, - радіоактивні ПД цілком витягаються в конценадлишок фтору зі стадії фторування, летучі і нинтрованому виді у твердій нерозчинній формі в зьколетучі фториди ПД із 1-ої і 2-ої стадій ректифікількості 0,193т/рік, газоподібному стані в обсязі каційного очищення фторидів актиноїдів направ2,2м2/рік і у виді летучих і середньолетучих фтоляють на поглинання в розплаві кремнію. У цьому ридів ПД у кількості 0,120т/рік при переробці опророзплаві відбувається поглинання всіх вищевказаміненого палива з одного реактора ВВЕР-1000, які них газоподібних речовин за реакціями: можуть бути безпечно захоронені в пристанційно1500  С му сухому сховищі з використанням нових консSi( ж ) 2F2(г ) SiF2(г ), (6) трукційних керамічних матеріалів BN, ТіВ2, ТiSi2, 1500 С Si( ж ) BF3(г ) SiF4(г ) SiB 2( ТВ), (7) SiC і Si3N4; - на всіх стадіях переробки опроміненого па1500  С (8) Si( ж ) CF4(г ) SiF4(г ) SiB( ТВ), лива виключається напрацювання, виділення і 1500 С використання матеріалів військового призначення, Si( ж ) ПДF (г ) SiF4(г ) силіцидиПД( ТВ), (9) х що діляться, тому забезпечується режим нерозпо 1500 С (10) Si( ж ) O2(г ) SiO( ТВ), всюдження ядерних матеріалів; - у технологічних процесах радіохімічної переУтворений композит Sі-SіВ2-SіС-SіO2-силіциди робки ПТ виключається утворення і використання ПД у кількості 22,313т/рік упаковують у герметичні вибухонебезпечних газоподібних, рідких і твердих керамічні ампули з BN, ТiВ2 або SiB2 і керамічні речовин і їх сумішей; контейнери з SiC або Si2N4. Композиційний мате- забезпечується ядерна безпека, оскільки у ріал ПД у керамічних ампулах і контейнерах навсіх апаратах маса матеріалів, що діляться, менправляють у підземне пристанційне сховище для ше критичної; захоронения. - замкнутий цикл реактора ВВЕР-1000 - присГазоподібний тетрафторид кремнію, що видітанційний радіохімічний мінізавод виключає доролився за реакціями (6)-(9), електролітично відновге і небезпечне транспортування ВЯП, необхідне люють з одержанням порошку кремнію і елементлише постачання зі сторони незначної кількості ного фтору. Елементний фтор з інертних анодів (~0,5т/рік з урахуванням компенсації парних ізотоусіх електролізерів використовують у рециклі для пів радіонуклідів, що утворюються,) слабозбагачефторування ПТ, а розплав кремнію - для уловлюного гексафториду урану (3,5-5,0% по 235U) для вання фторидів ПД. забезпечення одного реактора ВВЕР-1000; У таблиці 2 наведений річний баланс радіоак- пропонований пристанційний радіохімічний тивних матеріалів і матеріалів, що діляться, при мінізавод по фторидній переробці опроміненого переробці оксидного уран-плутонієвого палива уран-плутонієвого оксидного палива може бути одного реактора ВВЕР-1000 описаним вище споспроектований і створений у даний час, а не у відсобом. даленій перспективі, оскільки в технології використовуються звичайні, широко застосовувані в хімічТаблиця 2 ному і металургійному виробництвах, апарати нескладної конструкції; Матеріал Приход, Витрати, - використання вищевказаних переваг по вит/рік т/рік значенню забезпечує низькі питомі капітальні ви1. Відпрацьоване оксидне урантрати на створення замкнутого ЯТЦ і низьку собіплутонієве паливо 22,0 вартість рефабрикації уран-плутонієвого 2. Слабкозбагачений уран (3,5-5,0 % оксидного палива. мас.) для рівноважного завантаження 0,313 3. Паливні таблетки 22,0 З вищевикладеного опису сукупності і послідо4. Нелетучі фториди (Cs, Sr, P3M, Am, вності технологічних процесів є очевидним, що усі Cm тощо) 0,193 вони можуть бути здійснені в промисловому масш5. Композит (Si+SiC+SiB2 тощо (по вмітабі при створенні радіохімічного мінізаводу для 14 11 сту С, В та інші ПД)) 0,120 переробки ТВЕЛ і замиканні паливного циклу в РАЗОМ 22,313 22,313 межах промплощадки кожної атомної станції і вирішення поставленої задачі пропонованою корисною моделлю.   13 Комп’ютерна верстка Н. Лисенко 15006 Підписне 14 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601