Способ изготовления композиции для длительного хранения кюрия

Способ изготовления композиции для длительного хранения кюрия

Реферат

Изобретение относится к области атомной техники и может быть использовано для длительного контролируемого хранения минорактинидов с целью их последующего сжигания в специальных реакторах (трансмутации) либо использования в дальнейшем в качестве стартового материала для получения тяжелых изотопов кюрия и калифорния.

В процессе переработки облученного ядерного топлива образуются высоко радиоактивные отходы (ВАО), содержащие минорактиниды - Am и Cm. Они являются наиболее опасными для человечества. Эти отходы представляют высокую экологическую опасность в связи с их большими периодами полураспада. Поэтому их необходимо выделить из ВАО в особую категорию радиоактивных отходов и подготовить для дальнейшего обращения с ними.

В технологии переработки облученного топлива быстрых реакторов существует процесс разделения америция и кюрия (Патент №2291112, B01D), основанный на осаждении малорастворимых Am и Cm либо на различной стадии экстракции этих элементов в системе «амин-высаливатель-комплексон». В результате в том и другом способе получается фракция америция, которая подсоединяется к уран-плутониевой фракции для трансмутации последнего в топливе быстрых реакторов, и фракция кюрия, которую необходимо компактизировать для длительного контролируемого хранения с целью последующей трансмутации либо использования в дальнейшем в качестве стартового материала для получения тяжелых изотопов кюрия и калифорния.

Хранение кюрия в виде оксидов опасно из-за разогрева (удельное тепловыделение 2,8 Вт/г Cm-244), поэтому его необходимо разбавлять балластным желательно хорошо теплопроводящим материалом. Причем распределение кюрия в балластной смеси должно быть равномерным во избежание локальных перегревов. Роль балласта играют редкоземельные элементы (РЗЭ). Недостатком этого способа является то, что выделенная фракция кюрия оказывается смешанной с фракцией РЗЭ и при необходимости трансмутации кюрия его нужно вновь выделять.

Задача предлагаемого технического решения состоит в исключении указанных недостатков, а именно в обеспечении надежного длительного контролируемого хранения выделенной фракции кюрия.

Для решения этой задачи предлагается способ изготовления композиции для длительного хранения кюрия, заключающийся в получении смеси кюрия с алюминиевым порошком, причем смесь исходного кюрия с алюминиевым порошком получают добавлением раствора кюрия в азотной кислоте к алюминиевому порошку, перемешивании и прокаливании смеси до получения оксидных покрытий кюрия на поверхности алюминиевого порошка.

Для получения заданного соотношения кюрия к алюминию при необходимости процесс приготовления смеси повторяют, используя вместо алюминиевого порошка полученную смесь.

Перемешивание раствора кюрия с порошком алюминия и дальнейшее прокаливание позволяет получить равномерное распределение кюрия в балластной смеси.

Алюминиевый порошок является хорошим теплопроводящим материалом, поэтому его используют в качестве балластного материала.

Достоинствами способа являются:

- приготовление водного раствора в дистанционных условиях - операция довольно простая;

- точное дозирование кюрия в приготавливаемую композицию;

- равномерное распределение его в объеме композиции.

Необходимую навеску алюминиевого порошка марки ПА-4 засыпали в тигель из нержавеющей стали. Туда же заливали заранее приготовленный раствор нитрата европия (имитатор минорактинида) с заданным количеством этого элемента, меченого Eu-152. Соотношение Al к Eu - 10:2 (по массе). Смесь перемешивали до пастообразного состояния, затем помещали в печь и подвергали термообработке. После охлаждения в тигель заливали этиловый спирт, перемешивали и вновь подвергали термообработке. Для определения равномерности распределения европия в объеме композиции из полученной смеси прессовали таблетки (при 300 Мпа), прокаливали в вакууме при 600°C, помещали в оболочку и проверяли равномерность распределения Eu по длине столба таблеток. Равномерность была 96% (контроль по Eu-152).

Способ изготовления композиции для длительного хранения кюрия, заключающийся в получении смеси кюрия с алюминиевым порошком, причем смесь кюрия с алюминиевым порошком получают добавлением раствора кюрия в азотной кислоте к алюминиевому порошку, перемешиванием и прокаливанием смеси до получения оксидных покрытий кюрия на поверхности алюминиевого порошка.