Топливо: очистить и вернуть

Для замыкания топливного цикла нужно перерабатывать ОЯТ тепловых и быстрых реакторов так, чтобы уран и плутоний были полностью очищены от продуктов деления, а отходов образовывалось как можно меньше. Для отработки инновационных технологий на Горно-химическом комбинате строят опытно-демонстрационный центр. А создают технологии и проектируют оборудование для ОДЦ в научных лабораториях. Посмотрите, как это делают специалисты ВНИИНМ им. Бочвара.

У ВНИИНМ несколько задач по ОДЦ. Первая — создание технологии осветления потока питания для экстракционной переработки ОЯТ ВВЭР‑1000. «При растворении облученного топлива осаждаются частицы. Перед экстракцией нужно растворенное топливо осветлить — отделить осадок, — ​объясняет старший научный сотрудник отделения по обращению с РАО и ОЯТ Любовь Подрезова. — ​По технологической схеме ОДЦ это будут делать центрифуги, что сложно и дорого. Мы придумали альтернативу». Решение ВНИИНМ — контактный фильтр. В установку засыпается сферический порошок из нержавеющей стали. Снизу подается растворенное ОЯТ и промывной раствор. Осадок задерживается, когда поток проходит через фильтр. Фильтрующий слой заполняется — в установку подается регенерирующий раствор, образуется псевдоожиженный слой. Частицы сферического порошка трутся друг о друга в турбулентных потоках, «грязь» выносится наверх и удаляется.

Вторая задача — разработка эксхром-процесса (экстракция, сепарация, хроматография), частью которого будет жидкостная хроматография для очистки органических экстрактов. «Рециклируемые уран и плутоний нужно очистить от продуктов деления. Чтобы удалить примеси, в гидрометаллургической технологии переработки ОЯТ используется экстракция. Ее главный недостаток — чтобы удалить примеси, которых в тысячи раз меньше, чем основного продукта, нужно много промывного раствора», — ​говорит главный научный сотрудник ВНИИНМ Владимир Волк. Жидкостную хроматографию проводят в колонном аппарате. Для очистки используют зернистый пористый материал — поры насыщены промывным раствором. В процессе очистки примеси концентрируются в этих порах. Промывного раствора при этом нужно гораздо меньше, чем при использовании традиционного метода, а значит, образуется в несколько раз меньше жидких РАО.

Третья задача — выделение из органических экстрактов массообменным сепаратором концентрированного раствора плутония. Высокая концентрация плутония в потоке, поступающем на следующий этап переработки, определяет малый объем этого потока, что также сокращает количество жидких РАО.