Презентация "Методы получения МОКС топлива" по химии – проект, доклад

Методы получения МОКС топлива

МОКС-топливо (MOX-топливо) – это ядерное топливо, состоящее из смеси диоксидов урана и плутония. Причины использования: 1) сжигание избыточного плутония; 2) сжигание урана, непригодного для использования в тепловых реакторах.

Шесть технологических режимов изготовления таблеток (U,Pu)O2 –топлива:

Процесс с использованием механического смешивания и совместного размола порошков оксидов урана и плутония Золь-гель метод Карбонатный способ Совместное осаждение с гидроксидом аммония Плазмохимическая конверсия Пироэлектрохимический метод

Процесс механического смешивания. Порошковый метод.

Порошки оксидов урана и плутония 70 и 30 % по массе совместно измельчают в шаровой мельнице. При этом можно производить корректировку изотопного состава. Затем смесь прессуют в таблетки (с использованием пластификатора), спекают, полируют, проводят аттестацию. Далее таблетки идут на изготовление ТВЭЛов.

Золь-гель метод

Золь-гель метод был разработан, чтобы исключить пыление порошков ЯТ. Были выявлены недостатки процесса, связанные с нестабильностью физико-химических характеристик и структуры образующегося топливного материала, что затрудняло процессы прессования и спекания, наблюдался повышенный процент брака.

Карбонатный способ

Карбонатный способ связан с получением при осаждении соединения (NH4)2(U, Pu)O2(CO3)3. Сначала плутоний переводят в Pu(VI), далее производят дозирование осадителя (NH4)2CO3 к U и Pu , получают осадок, который сушат и прокаливают при 600оС. Полученные порошки имеют хорошие керамические и физико-химические характеристики, но порошки имеют высокий уровень пыления.

Совместное осаждение с гидроксидом аммония

При добавлении NH4OH в раствор, содержащий уран и плутоний, образуется диуранат аммония и Pu(OH)4. Осадок высушивают и прокаливают при температуре 400оС в аппарате с псевдоожиженным слоем. Затем нагревают в восстановительной среде (6% Н2 и 94% N2). Для стабилизации свойств порошка требуется дополнительная обработка в атмосфере СО2 при 500оС.

Плазмохимическая конверсия

Плазмохимическая конверсия основана на высокотемпературной денитрации нитратов урана и плутония. Установка «Зенит», 34 кг МОХ-топлива для БН-600. Достоинства: 1. высокая производительность; 2. отсутствие операций фильтрации, промывки, сушки и др. операций с тепловой обработкой. Недостатки : высокая дисперсность порошков, склонных к адгезии и когезии, плохо текучих. Отсюда необходимость предварительного гранулирования материала и эффективная газоочистка

Пироэлектрохимический метод

Метод основан на электролизе расплава солей и включает операции: - растворение оксидов урана и плутония в расплаве солей NaCl – CsCl при 600-650 ºС; - электролиз расплава в электролизере с соосаждением диоксидов на катоде; - отделение катодного осадка и размельчение; - промывка (удаление остатков солей) и сушка; - рассеивание и отбор определенных фракций гранулята; - добавление порошкообразного урана (в качестве геттера-газопоглотителя); - виброупаковка топлива в ТВЭЛ.

Разработка методов по производству МОХ-топлива в России.