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퓨렉스 공정

1950
  • Herbert H. Anderson
  • Larned B. Asprey
우라늄 및 플루토늄 추출을 위해 PUREX 공정을 사용하는 핵 재처리 시설.

(설명을 위한 생성된 이미지입니다)

퓨렉스, 두문자어 플루토늄과 우라늄을 추출을 통해 회수하는 것은 주요 산업 분야입니다. 방법 사용후핵연료 재처리를 위한 공정입니다. 이 공정은 액체-액체 추출(LLE)을 이용하여 고방사성 핵분열 생성물로부터 우라늄과 플루토늄을 분리합니다. 이 공정은 탄화수소 희석제에 30% 트리부틸 포스페이트(TBP) 용액을 사용하여 질산 공급원료에서 U(VI)와 Pu(IV)를 선택적으로 추출합니다.

1940년대 후반 미국 핵 프로그램의 일환으로 개발된 퓨렉스(PUREX) 공정은 핵 재처리 분야에서 세계적인 표준이 되었습니다. 이 공정의 성공 비결은 추출제인 트리부틸 포스페이트(TBP)가 특정 산화 상태의 우라늄과 플루토늄에 대해 높은 선택성을 갖는다는 점에 있습니다. 이 공정은 사용후 핵연료봉을 뜨거운 질산에 녹이는 것으로 시작됩니다. 첫 번째 추출 단계에서는 우라늄, 플루토늄 및 핵분열 생성물을 포함하는 질산 수용액을 TBP/등유 혼합 용매와 접촉시킵니다. TBP는 6가 우라늄([latex]UO_2(NO_3)_2(TBP)_2[/latex]) 및 4가 플루토늄([latex]Pu(NO_3)_4(TBP)_2[/latex])과 안정적인 착물을 형성하여 유기상으로 추출하는 반면, 대부분의 핵분열 생성물(일반적으로 +1, +2 또는 +3 산화 상태)은 수용액 잔류물에 남아 있습니다.

이후 단계에서 우라늄과 플루토늄의 분리가 이루어집니다. 황산제일철이나 질산히드록실아민과 같은 환원제를 첨가하여 플루토늄을 선택적으로 Pu(IV) 상태에서 추출 불가능한 Pu(III) 상태로 환원시킵니다. 이를 통해 플루토늄은 새로운 수용액상으로 '탈착'될 수 있고, 우라늄은 유기 용매에 남아 있게 됩니다. 마지막으로, 묽은 질산 용액을 사용하여 유기 용매에서 우라늄을 탈착시킵니다. 이 공정은 매우 효율적이지만 상당한 양의 액체 방사성 폐기물을 발생시키며, 순수 플루토늄 분리로 인해 핵확산 우려가 있습니다. 핵확산에 더욱 강한 제품을 만들기 위해 플루토늄을 다른 악티늄족 원소와 함께 추출하는 PUREX 공정의 개선된 변형이 개발되고 있습니다.

UNESCO Nomenclature: 2209
핵 및 고에너지 물리학

유형

화학 공정

분열

실질적인

용법

널리 사용됨

전구체

  • 핵분열과 초우라늄 원소의 발견
  • 맨해튼 프로젝트의 플루토늄 분리 필요성 (예: 초기 비스무트 인산염 공정)
  • 트리부틸 포스페이트(TBP)의 가소제 및 용매로서의 개발
  • 고방사성 물질의 원격 취급 기술 발전
  • development of mixer-settler and pulsed column contactors

응용 프로그램

  • 핵분열성 물질(우라늄-235, 플루토늄-239)을 회수하여 원자로에 재사용하는 것
  • 핵무기용 분리 플루토늄 생산
  • 혼합산화물(MOX) 연료 제조
  • 고준위 방사성 폐기물의 부피와 장기적인 방사능 독성을 줄이는 것
  • 의료 또는 산업적 용도를 위해 특정 동위원소를 분리하는 것

특허:

  • US2924506A

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관련 용어: 퓨렉스, 핵 재처리, 사용후 핵연료, 플루토늄, 우라늄, 트리부틸 포스페이트(TBP), 용매 추출, 핵화학, 방사성 폐기물.

역사적 맥락

퓨렉스 공정

1950
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1957
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1957
1958

(날짜를 알 수 없거나 관련이 없는 경우, 예를 들어 "유체역학"의 경우, 주목할 만한 등장 시기를 대략적으로 추정하여 제공합니다.)

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