Processo PUREX
1950
- Herbert H. Anderson
- Larned B. Asprey
PUREX, um acrônimo A extração de plutônio e urânio é a principal atividade industrial. método para o reprocessamento de combustível nuclear irradiado. Emprega extração líquido-líquido (ELL) para separar urânio e plutônio de produtos de fissão altamente radioativos. O processo utiliza uma solução de 30% de fosfato de tributila (TBP) em um diluente de hidrocarboneto para extrair seletivamente U(VI) e Pu(IV) de uma alimentação de ácido nítrico.
O processo PUREX, desenvolvido no final da década de 1940 como parte do programa nuclear dos EUA, tornou-se o padrão global para o reprocessamento nuclear. Seu sucesso reside na alta seletividade do extrator, fosfato de tributila (TBP), para urânio e plutônio em estados de oxidação específicos. O processo começa com a dissolução de barras de combustível irradiado em ácido nítrico quente. Na primeira etapa de extração, a solução aquosa de ácido nítrico contendo urânio, plutônio e produtos de fissão é colocada em contato com o solvente TBP/querosene. O TBP forma complexos estáveis com urânio hexavalente (como UO₂(NO₃)₂(TBP)₂) e plutônio tetravalente (como Pu(NO₃)₄(TBP)₂), extraindo-os para a fase orgânica, enquanto a maioria dos produtos de fissão, tipicamente nos estados de oxidação +1, +2 ou +3, permanece no refinado aquoso.
A separação do urânio e do plutônio é então realizada em uma etapa subsequente. Um agente redutor, como sulfamato ferroso ou nitrato de hidroxilamina, é adicionado para reduzir seletivamente o plutônio de Pu(IV) para o estado Pu(III), que não pode ser extraído. Isso permite que o plutônio seja "extraído" de volta para uma nova fase aquosa, enquanto o urânio permanece na fase orgânica. Finalmente, o urânio é extraído do solvente orgânico usando uma solução diluída de ácido nítrico. O processo é altamente eficiente, mas gera volumes significativos de resíduos radioativos líquidos e apresenta riscos de proliferação devido à separação do plutônio puro. Variantes avançadas do processo PUREX estão sendo desenvolvidas para coextrair plutônio com outros actinídeos, a fim de criar um produto mais resistente à proliferação.
UNESCO Nomenclature: 2209
Física nuclear e de altas energias
Precursores
- descoberta da fissão nuclear e dos elementos transurânicos
- a necessidade do projeto Manhattan de separação do plutônio (por exemplo, o processo anterior de fosfato de bismuto)
- Desenvolvimento do fosfato de tributilo (TBP) como plastificante e solvente
- avanços na tecnologia de manipulação remota de materiais altamente radioativos
- development of mixer-settler and pulsed column contactors
Aplicações
- Recuperação de materiais físseis (urânio-235, plutônio-239) para reutilização em reatores nucleares.
- produção de plutônio separado para armas nucleares
- fabricação de combustível de óxido misto (MOX)
- Reduzir o volume e a radiotoxicidade a longo prazo dos resíduos nucleares de alta atividade.
- Isolamento de isótopos específicos para uso médico ou industrial.
Ideias de Inovação Potencial
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Relacionado a: PUREX, reprocessamento nuclear, combustível nuclear irradiado, plutônio, urânio, fosfato de tributila, TBP, extração por solvente, química nuclear, resíduos radioativos.