Переработки на основе одноцикличного PUREX-процесса

Разработки фирмы PNC

Завод TRP в Японии играет двойную роль: перерабатывает ОЯТ и служит полигоном для испытания и проверки многих операций и оборудования, которые были разработаны PNC в ходе краткосрочных и долгосрочных программ НИОКР. PNC в рамках обеспечения технологических услуг для строящегося коммерческого завода в Rokkasho (RRP), а также с целью совершенствования технологии переработки проводит большой объем НИОКР. Среди них:

- холодные испытания аппарата расчехловки ОЯТ РБН с использованием лазерного луча,

- холодные испытания непрерывного аппарата-растворителя ОЯТ, центробежных экстракторов,

- процесс и оборудование для конверсии плутониевого продукта,

- процесс извлечения Kr из газообразных отходов и выбор металлической матрицы для его иммобилизации и хранения,

- процесс управления валентным состоянием плутония и нептуния в ходе экстракции-реэкстракции с помощью облучения растворов ультрафиолетовыми лучами в присутствии и/или отсутствии химических восстановителей гидразина и гидроксиламина,

- разработка процессов фракционирования ВАО, проводимая с целью выделения платиновых металлов, актиноидов, цезия,

- изучение экстракции актиноидов и лантаноидов из ВАО различными экстрагентами: диалкилдитиофосфиновыми кислотами, бидентатными, бифункциональными экстрагентами,

- разработка процессов остекловывания ВАО в керамическом плавителе,

- создание высоконадежных дистанционно ремонтируемых компонентов оборудования,

- создание сервисных систем, инженерной базы данных и др.

С вводом в эксплуатацию завода RRP потребность в использовании завода в Токаи для переработки окисного топлива LWR будет практически исключена, поэтому TRP будет постепенно переоборудоваться для выполнения более интенсивной научно-исследовательской деятельности, включая переработку ОЯТ с более высоким выгоранием, переработку МОХ-топлива LWR и РБН.

Программы подготовки к переработке ОЯТ РБН включают строительство для испытания оборудования и химических процессов специальных полномасштабных установок для испытания оборудовния и химических процессов:

- RETF (Recycle Equipment Test Facility) для испытания полномасштабного оборудования в горячих условиях, построенная рядом с TRP,

- CPF (Chemical Processing Facility) и EDF I, II и III (Engineering Demonstration Facility) для испытания технологии переработки МОХ-топлива и систем управления.

Отправной точкой PNC в поиске путей и способов усовершенствования и упрощения технологии переработки и рецикла ОЯТ РБН стало отсутствие необходимости в высоких показателях по очистке урана и плутония от продуктов деления и друг от друга. В случае переработки МОХ-топлива отсутствует необходимость выделять чистый плутоний, если для рецикла потребуется изготавливать новое МОХ-топливо. Оценки показали, что коэффициенты очистки урана и плутония от продуктов деления в случае рецикла топлива в РБН могут быть ~n^.10³ вместо величин 10⁷-10⁸, достигаемых в трехцикличном PUREX-процессе. Более подробно японские разработки в области совершенствования технологии переработки рассмотрены ниже.

Схема выделения и очистки урана и плутония на японском

Коммерческом заводе RRP

Проектированию завода RRP (Rokkacee Reprocessing Plant) предшествовало изучение опыта французских и других заводов переработки ОЯТ. В результате были определены основные требования к заводу. Объединенная японская фирма INFl (Japan Nuclear Fuel Ltd) выбрала для RRP французскую технологию, в которую частично были включены элементы германской (в системе газоочистки) и английской технологии. Кроме этого, в проекте завода использованы японские разработки по денитрации, остекловыванию ВАО и японская система контроля и управления процессами. По последним данным RRP будет сдан в эксплуатацию в 2003 г.

Схема завода корректировалась в процессе строительства и по мере накопления опыта работы французских заводов UP 3 и UP 2.

В первоначальном проекте RRP предусматривался пятицикличный PUREX-процесс с разделением урана и плутония в I цикле экстракции. В окончательном варианте в урановой и плутониевой ветвях вместо двух циклов окончательной очистки в каждой ветви было оставлено по одному циклу. Это сокращение циклов очистки не отразится на чистоте уранового и плутониевого продукта, что подтверждено опытом эксплуатации завода UP3 , где также вторые циклы теперь не используются (табл. 2.6.4).

Таблица 2.6.4