Product Design, Manufacturing & Innovation Resources
بيت » عملية بيوركس

عملية بيوركس

1950
  • Herbert H. Anderson
  • Larned B. Asprey
Nuclear reprocessing facility utilizing the PUREX process for uranium and plutonium extraction.

(صورة توضيحية فقط)

PUREX, an acronym for Plutonium and Uranium Recovery by Extraction, is the primary industrial طريقة for reprocessing spent nuclear fuel. It employs liquid-liquid extraction (LLE) to separate uranium and plutonium from highly radioactive fission products. The process uses a 30% solution of tributyl phosphate (TBP) in a hydrocarbon diluent to selectively extract U(VI) and Pu(IV) from a nitric acid feed.

أصبحت عملية بيوركس، التي طُوّرت في أواخر أربعينيات القرن العشرين كجزء من البرنامج النووي الأمريكي، المعيار العالمي لإعادة معالجة الوقود النووي. ويكمن سر نجاحها في الانتقائية العالية للمستخلص، فوسفات ثلاثي البوتيل (TBP)، لليورانيوم والبلوتونيوم في حالات أكسدة محددة. تبدأ العملية بإذابة قضبان الوقود المستهلكة في حمض النيتريك الساخن. في خطوة الاستخلاص الأولى، يُلامس محلول حمض النيتريك المائي، الذي يحتوي على اليورانيوم والبلوتونيوم ونواتج الانشطار، مع مذيب TBP/الكيروسين. يشكل TBP مركبات مستقرة مع اليورانيوم سداسي التكافؤ (على شكل [latex]UO_2(NO_3)_2(TBP)_2[/latex]) والبلوتونيوم رباعي التكافؤ (على شكل [latex]Pu(NO_3)_4(TBP)_2[/latex])، حيث يستخلصها إلى الطور العضوي بينما تبقى معظم نواتج الانشطار، عادةً في حالات الأكسدة +1 أو +2 أو +3، في الراشح المائي.

يتم فصل اليورانيوم والبلوتونيوم في خطوة لاحقة. يُضاف عامل مُختزل، مثل كبريتات الحديدوز أو نترات الهيدروكسيل أمين، لاختزال البلوتونيوم بشكل انتقائي من حالة Pu(IV) إلى حالة Pu(III) غير القابلة للاستخلاص. يسمح هذا بفصل البلوتونيوم وإعادته إلى محلول مائي نقي، بينما يبقى اليورانيوم في المحلول العضوي. في النهاية، يُفصل اليورانيوم عن المذيب العضوي باستخدام محلول مخفف من حمض النيتريك. هذه العملية عالية الكفاءة، لكنها تُنتج كميات كبيرة من النفايات السائلة المشعة، وتُثير مخاوف بشأن الانتشار النووي نظرًا لفصل البلوتونيوم النقي. يجري تطوير نسخ متقدمة من عملية PUREX لاستخلاص البلوتونيوم مع الأكتينيدات الأخرى لإنتاج منتج أكثر مقاومة للانتشار النووي.

UNESCO Nomenclature: 2209
الفيزياء النووية وفيزياء الطاقة العالية

يكتب

Chemical Process

خلل

Substancial

الاستخدام

استخدام واسع النطاق

مقدمات

  • اكتشاف الانشطار النووي والعناصر ما بعد اليورانيوم
  • حاجة مشروع مانهاتن إلى فصل البلوتونيوم (على سبيل المثال، عملية فوسفات البزموت السابقة)
  • تطوير فوسفات التريبوتيل (TBP) كمُلَيِّن ومذيب
  • التطورات في تكنولوجيا التعامل عن بعد مع المواد شديدة الإشعاع
  • development of مُخَلِّط-مُسْتَطَرِّب وموصلات الأعمدة النبضية

التطبيقات

  • استعادة المواد الانشطارية (اليورانيوم 235، البلوتونيوم 239) لإعادة استخدامها في المفاعلات النووية
  • إنتاج البلوتونيوم المنفصل للأسلحة النووية
  • تصنيع وقود أكسيد مختلط (MOX)
  • تقليل حجم النفايات النووية عالية المستوى والسمية الإشعاعية طويلة المدى
  • عزل النظائر المحددة للاستخدام الطبي أو الصناعي

براءات الاختراع:

  • US2924506A

أفكار ابتكارية محتملة

  • متغيرات PUREX المتقدمة (على سبيل المثال، UREX+) التي تستخلص الأكتينيدات الثانوية مع البلوتونيوم لتقليل مخاطر الانتشار
  • تطوير السوائل الأيونية كمذيبات بديلة للحد من النفايات العضوية المتطايرة
  • موصلات طرد مركزي لتقليل تدهور المذيبات بسبب التعرض للإشعاع عن طريق تقليل وقت التلامس
  • الطرق الكهروكيميائية للتحكم في حالة الأكسدة لاستبدال الكواشف الكيميائية
  • أجهزة استشعار متقدمة لمراقبة تركيزات اليورانيوم والبلوتونيوم في الوقت الفعلي
  • المعالجة الحرارية كبديل غير مائي لـPUREX
  • استراتيجيات التقسيم والتحويل التي تستخدم منتجات مشتقة من PUREX لتدمير النفايات المشعة طويلة العمر
  • microfluidic PUREX systems for research and analytical purposes
  • development of selective stripping agents for separating minor actinides from lanthanides
  • دمج PUREX مع عمليات التزجيج لإدارة النفايات بشكل أكثر كفاءة
ذات صلة بـ: PUREX، إعادة معالجة المواد النووية، الوقود النووي المستهلك، البلوتونيوم، اليورانيوم، فوسفات ثلاثي البوتيل، TBP، استخلاص المذيبات، الكيمياء النووية، النفايات المشعة.

السياق التاريخي

عملية بيوركس

1950
1950
1950
1950
1950
1950
1957
1950
1950
1950
1950
1950
1950
1957
1957

(إذا كان التاريخ غير معروف أو غير ذي صلة، على سبيل المثال "ميكانيكا الموائع"، يتم توفير تقدير تقريبي لظهوره الملحوظ)

أحدث الإضافات

أهم المنشورات والمقالات

أفضل الأدوات الأصلية

السنة العاشرة عيد

الصور والتنزيلات بالحجم الكامل متاحة فقط، ومجانية تمامًا، للأعضاء المسجلين.