ИСТИНА

В настоящее время в контексте планируемого перехода ядерной энергетики к реакторам на быстрых нейтронах, а так же к реакторам с высокой степенью выгорания топлива происходит активный поиск способов переработки отработавшего ядерного топлива (ОЯТ), альтернативных классическому Пурекс-процессу. Основное внимание при этом уделяется маловодным технологиям, делающим возможным создание нового ядерного топливного цикла для переработки ОЯТ с малым временем выдержки (около 1 года). Одной из перспективных технологий переработки маловыдержанного ОЯТ является волоксидация (окислительное охрупчивание) как ОЯТ, так и цирколоемых оболочек твэлов с последующей обработкой продуктов волоксидации в атмосфере NOx-газов. Данная технология разрабатывается как в нашей стране, так и за рубежом. Несмотря на то, что с помощью такой технологии удается получить водорастворимые соли актинидов, поведение осколочных элементов, находящихся в различных химических формах, в среде NOx-газов остается малоизученным. Кроме того, из литературы известно, что U, Sr и Mo могут присутствовать в ОЯТ в виде UMoOx, SrUO4 и SrMoO4. В связи с этим, цель работы состояла в изучении газофазной конверсии кислородсодержащих соединений U, Mo, Zr и Sr в нитрирующей атмосфере. Для проведения исследований нами проведен их синтез по методикам, описанным в литературе. Фазовый состав полученных продуктов определяли методом порошковой дифрактометрии. Был установлен следующий фазовый состав полученных соединений: (UO2)x(OH)y(MoO4)z, SrUO4 и SrMoO4. Кроме того, в работе использовали SrO, MoO3 и ZrO2 (моноклинная сингония) марки "х.ч". Закись-окись урана U3O8 получали разложением UO2(NO3)26H2O на воздухе при температуре 900оС в течение 4-6 ч. Смешением навесок U3O8, MoO3 и SrO готовили механические смеси U3O8-MoO3(10 масс%) и U3O8-MoO3(5 масс%)-SrO(5 масс%). Исследуемые соединения выдерживали 1-12 дн при комнатной температуре (20-25оС) или в течение 3-5 ч при температурах от 130 до 150оС в атмосфере (NOx + пары H2O) или HNO3 (пары). Для образующихся продуктов конверсии снимали порошковые дифрактограммы, а также определяли их растворимость в воде. Содержание U(VI) в водной фазе определяли методом спектрофотомерии, а Mo, Zr и Sr - методом ИСП масс-спектрометрии. Анализ данных показал, что в ходе конверсии и последующего растворения наблюдался частичный переход U3O8 и SrO в водорастворимые нитраты, при этом практически весь MoO3 оставался в фазе осадка. Полученные данные позволяют говорить о принципиальной возможности отделения U от Mo из механической смеси U3O8-MoO3-SrO, однако отделение U от Sr в тех же самых условиях проведения конверсии в нитрирующей атмосфере невозможно. В ходе работы показано, что при газофазной обработке соединения UMox происходит образование новых фаз. При этом уран частично конверсируется в водорастворимые соединения, а молибден практически полностью остается в нерастворимой фазе. В случае SrUO4 наблюдается полная конверсия соединения, причем как уран, так и стронций переходят в водорастворимые формы. При газофазной обработке SrMoO4 конверсии соединения не наблюдается, при этом стронций и молибден остаются в нерастворимой форме. Таким образом, в отличие от оксидов U, Mo и Sr газофазовая конверсия их соединений в нитрирующей атмосфере не позволяет провести полное отделение U от Mo. В заключение необходимо отметить, что предложенный подход по газофазной конверсии оксидов U и Sr в водорастворимые соединения позволяет не только провести отделение U от Mo и Zr, но и решить ряд проблем, связанных с поведением Mo и Zr в процессах гидрометаллургической переработки ОЯТ.