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प्यूरेक्स प्रक्रिया

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

(यह छवि केवल उदाहरण के लिए बनाई गई है)

PUREX, an acronym for Plutonium and Uranium Recovery by Extraction, is the primary industrial तरीका 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.

1940 के दशक के उत्तरार्ध में अमेरिकी परमाणु कार्यक्रम के हिस्से के रूप में विकसित की गई PUREX प्रक्रिया, परमाणु पुनर्संसाधन के लिए वैश्विक मानक बन गई। इसकी सफलता का श्रेय यूरेनियम और प्लूटोनियम को विशिष्ट ऑक्सीकरण अवस्थाओं में निकालने वाले पदार्थ, ट्राइब्यूटाइल फॉस्फेट (TBP) की उच्च चयनात्मकता को जाता है। यह प्रक्रिया प्रयुक्त ईंधन की छड़ों को गर्म नाइट्रिक अम्ल में घोलने से शुरू होती है। पहले निष्कर्षण चरण में, यूरेनियम, प्लूटोनियम और विखंडन उत्पादों से युक्त जलीय नाइट्रिक अम्ल विलयन को TBP/केरोसिन विलायक के संपर्क में लाया जाता है। टी.बी.पी. हेक्सावेलेंट यूरेनियम (जैसे [latex]UO_2(NO_3)_2(TBP)_2[/latex]) और टेट्रावेलेंट प्लूटोनियम (जैसे [latex]Pu(NO_3)_4(TBP)_2[/latex]) के साथ स्थिर कॉम्प्लेक्स बनाता है, उन्हें कार्बनिक चरण में निकालता है जबकि अधिकांश विखंडन उत्पाद, आमतौर पर +1, +2, या +3 ऑक्सीकरण अवस्थाओं में, जलीय रैफिनेट में रहते हैं।

इसके बाद, यूरेनियम और प्लूटोनियम को अलग किया जाता है। फेरस सल्फामेट या हाइड्रॉक्सिलमाइन नाइट्रेट जैसे अपचायक एजेंट को मिलाकर प्लूटोनियम को Pu(IV) अवस्था से अपचायक Pu(III) अवस्था में परिवर्तित किया जाता है। इससे प्लूटोनियम को एक नए जलीय चरण में पुनः अलग किया जा सकता है, जबकि यूरेनियम कार्बनिक चरण में ही रहता है। अंत में, तनु नाइट्रिक अम्ल विलयन का उपयोग करके कार्बनिक विलायक से यूरेनियम को अलग किया जाता है। यह प्रक्रिया अत्यधिक कुशल है, लेकिन इससे बड़ी मात्रा में तरल रेडियोधर्मी अपशिष्ट उत्पन्न होता है और शुद्ध प्लूटोनियम के पृथक्करण के कारण रेडियोधर्मी प्रसार संबंधी चिंताएँ भी उत्पन्न होती हैं। PUREX प्रक्रिया के उन्नत संस्करण विकसित किए जा रहे हैं ताकि प्लूटोनियम को अन्य एक्टिनाइड्स के साथ सह-निष्कर्षण करके अधिक प्रसार-प्रतिरोधी उत्पाद बनाया जा सके।

UNESCO Nomenclature: 2209
परमाणु और उच्च-ऊर्जा भौतिकी

Type

रासायनिक प्रक्रिया

व्यवधान

ठोस

उपयोग

व्यापक उपयोग

शगुन

  • नाभिकीय विखंडन और ट्रांसयूरानिक तत्वों की खोज
  • मैनहट्टन परियोजना को प्लूटोनियम पृथक्करण की आवश्यकता (उदाहरण के लिए, पहले की बिस्मथ फॉस्फेट प्रक्रिया)
  • ट्राइब्यूटाइल फॉस्फेट (टीबीपी) का प्लास्टिसाइज़र और विलायक के रूप में विकास
  • अत्यधिक रेडियोधर्मी पदार्थों के लिए दूरस्थ संचालन प्रौद्योगिकी में प्रगति
  • का विकास मिक्सर-सेटल और स्पंदित कॉलम कॉन्टैक्टर

आवेदन

  • परमाणु रिएक्टरों में पुन: उपयोग के लिए विखंडनीय पदार्थों (यूरेनियम-235, प्लूटोनियम-239) की पुनर्प्राप्ति
  • परमाणु हथियारों के लिए पृथक प्लूटोनियम का उत्पादन
  • मिश्रित ऑक्साइड (एमओएक्स) ईंधन का निर्माण
  • उच्च-स्तरीय परमाणु अपशिष्ट की मात्रा और दीर्घकालिक रेडियोविषाक्तता को कम करना
  • चिकित्सा या औद्योगिक उपयोग के लिए विशिष्ट समस्थानिकों को पृथक करना

पेटेंट:

  • US2924506A

संभावित नवाचार विचार

  • उन्नत PUREX वेरिएंट (जैसे, UREX+) जो प्रसार के जोखिम को कम करने के लिए प्लूटोनियम के साथ माइनर एक्टिनाइड्स का सह-निष्कर्षण करते हैं।
  • वाष्पशील कार्बनिक अपशिष्ट को कम करने के लिए वैकल्पिक विलायक के रूप में आयनिक तरल पदार्थों का विकास
  • विकिरण के संपर्क से विलायक के क्षरण को कम करने के लिए अपकेंद्री संपर्क उपकरण संपर्क समय को न्यूनतम करते हैं।
  • ऑक्सीकरण अवस्था नियंत्रण के लिए रासायनिक अभिकर्मकों के स्थान पर विद्युत रासायनिक विधियों का उपयोग किया जा सकता है।
  • यूरेनियम और प्लूटोनियम की सांद्रता की वास्तविक समय में निगरानी के लिए उन्नत सेंसर
  • PUREX के गैर-जलीय विकल्प के रूप में पायरोप्रोसेसिंग
  • विभाजन और रूपांतरण रणनीतियाँ जो PUREX से प्राप्त उत्पादों का उपयोग करके दीर्घकालिक रेडियोधर्मी अपशिष्ट को नष्ट करती हैं।
  • microfluidic PUREX systems for research and analytical purposes
  • development of selective stripping agents for separating minor actinides from lanthanides
  • अपशिष्ट प्रबंधन को और अधिक कुशल बनाने के लिए PUREX को विट्रीफिकेशन प्रक्रियाओं के साथ एकीकृत करना।
संबंधित विषय: PUREX, परमाणु पुनर्संसाधन, प्रयुक्त परमाणु ईंधन, प्लूटोनियम, यूरेनियम, ट्राइब्यूटाइल फॉस्फेट, TBP, विलायक निष्कर्षण, परमाणु रसायन विज्ञान, रेडियोधर्मी अपशिष्ट।

ऐतिहासिक संदर्भ

प्यूरेक्स प्रक्रिया

1950
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1957
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(यदि तिथि अज्ञात है या प्रासंगिक नहीं है, उदाहरण के लिए "द्रव यांत्रिकी", तो इसके उल्लेखनीय उद्भव का एक अनुमानित आंकड़ा प्रदान किया गया है)

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