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PUREX Process

1950
  • Herbert H. Anderson
  • Larned B. Asprey
Installation de retraitement nucléaire utilisant le procédé PUREX pour l'extraction de l'uranium et du plutonium.

(Image générée à titre d'illustration uniquement)

PUREX, un acronyme Il utilise l'extraction liquide-liquide (LLE) pour séparer l'uranium et le plutonium des produits de fission hautement radioactifs. méthode Le procédé utilise une solution à 30 % de phosphate de tributyle (TBP) dans un diluant hydrocarboné pour extraire sélectivement l'U(VI) et le Pu(IV)...

Le procédé PUREX, mis au point à la fin des années 1940 dans le cadre du programme nucléaire américain, est devenu la norme mondiale en matière de retraitement nucléaire. Son succès repose sur la grande sélectivité de l'agent d'extraction, le phosphate de tributyle (TBP), pour l'uranium et le plutonium dans des états d'oxydation spécifiques. Le processus commence par la dissolution des barres de combustible usé dans de l'acide nitrique chaud. Lors de la première étape d'extraction, la solution aqueuse d'acide nitrique contenant l'uranium, le plutonium et les produits de fission est mise en contact avec le solvant TBP/kérosène. Le TBP forme des complexes stables avec l'uranium hexavalent (comme [latex]UO_2(NO_3)_2(TBP)_2[/latex]) et le plutonium tétravalent (comme [latex]Pu(NO_3)_4(TBP)_2[/latex]), les extrayant dans la phase organique tandis que la plupart des produits de fission, généralement dans les états d'oxydation +1, +2 ou +3, restent dans le raffinat aqueux.

La séparation de l'uranium et du plutonium est ensuite réalisée dans une étape ultérieure. Un agent réducteur, tel que le sulfamate ferreux ou le nitrate d'hydroxylamine, est ajouté pour réduire sélectivement le plutonium de l'état Pu(IV) à l'état Pu(III) inextractible. Cela permet au plutonium d'être ‘dépouillé’ dans une phase aqueuse fraîche, tandis que l'uranium reste dans la phase organique. Enfin, l'uranium est extrait du solvant organique à l'aide d'une solution d'acide nitrique diluée. Ce procédé est très efficace, mais il génère des volumes importants de déchets radioactifs liquides et pose des problèmes de prolifération en raison de la séparation du plutonium pur. Des variantes avancées du procédé PUREX sont en cours de développement pour co-extraire le plutonium avec d'autres actinides afin de créer un produit plus résistant à la prolifération.

UNESCO Nomenclature: 2209
- Physique nucléaire et des hautes énergies

Taper

Procédé chimique

Perturbation

Substantiel

Usage

Utilisation généralisée

Précurseurs

  • discovery of nuclear fission and transuranic elements
  • la nécessité de séparer le plutonium dans le cadre du projet Manhattan (par exemple, le procédé antérieur au phosphate de bismuth)
  • development of tributyl phosphate (TBP) as a plasticizer and solvent
  • advances in remote handling technology for highly radioactive materials
  • development of mixer-settler and pulsed column contactors

Applications

  • recovering fissile materials (uranium-235, plutonium-239) for reuse in nuclear reactors
  • producing separated plutonium for nuclear weapons
  • manufacturing mixed oxide (MOX) fuel
  • reducing the volume and long-term radiotoxicity of high-level nuclear waste
  • isolating specific isotopes for medical or industrial use

Brevets:

  • US2924506A

Idées d'innovations potentielles

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En rapport avec : PUREX, retraitement nucléaire, combustible nucléaire usé, plutonium, uranium, phosphate de tributyle, TBP, extraction par solvant, chimie nucléaire, déchets radioactifs.

Contexte historique

PUREX Process

1950
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(si la date est inconnue ou non pertinente, par exemple « mécanique des fluides », une estimation arrondie de son émergence notable est fournie)

Inventions, innovations et principes techniques connexes

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