Общая характеристика восстановителей

Используемые восстановители должны:

- обладать высокой избирательностью в процессе разделения плутония и
урана;

- быть сравнительно дешевыми;

- быстро и эффективно переводить плутоний из четырех - в трехвалентное состояние;

- быть эффективными уже в небольшом количестве, с тем, чтобы можно было достигнуть высокой степени упаривания водных сбросных растворов;

- содержать в своем составе такие анионы, которые не оказывали бы отрицательного влияния на последующую экстракцию плутония.

Было проверено большое число восстановителей с целью использования для разделения плутония и урана: гидразин, гидроксиламин, сульфит, ион железа (II) (добавляемый в виде сульфамата, ацетата, нитрата и т.д.), ион урана (IV) (в виде нитрата), аскорбиновая кислота, азотистая кислота, водород [1], хлорид олова (II), иодид калия [2].

Недостатком гидразина и гидроксиламина является низкая скорость восстановления. Гидразин успешно использовали на заводе в Фонтэне-о-Роз в условиях переработки облученных твэлов с низким накоплением плутония, однако с увеличением накопления гидразин становится неэффективным, что объясняется низкой скоростью реакции. Аналогично гидроксиламин эффективен только в условиях длительного контакта растворов (7 мин), превосходящего время, обеспечиваемое в конвекционных колоннах или смесителях-отстойниках, и поддерживания кислотности водной фазы на ступени выхода уранового раствора ниже 1 М. При более высокой кислотности наблюдается значительное разложение гидроксиламина и, как следствие рост коэффициента распределения плутония
D _Pu в связи с увеличением отношения Pu(IV):Pu(III). Эти факторы и соображения стоимости препятствуют использованию восстановителей данного типа (в частности, большим недостатком является необходимость длительного контакта растворов для достижения высокого коэффициента разделения (10⁴ – 10⁸) урана и плутония). В производстве используют более устойчивые восстановители: ионы железа (II) и урана (IV) [1].

Аскорбиновая кислота и каталитический водород испытаны в лабораторных условиях. Было показано, что при использовании 4% Н₂ в аргоне восстанавливается 99% плутония (IV) в условиях противоточного контактирования 30%-ного ТБФ в керосине, содержащего Pu (IV) и U (VI), с равным объемом
0,5 М HNO₃ в колонне, заполненной таблетками из оксида алюминия с добавками 0,5% платины [1].