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ⓘ PUREX




PUREX
                                     

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PUREX è un processo tecnologico di recupero di uranio e plutonio dal combustibile nucleare esaurito basato sullestrazione liquido-liquido.

Lacronimo sta per lespressione inglese p lutonium and u ranium r ecovery by ex traction, ovvero "recupero di uranio e plutonio per estrazione".

Il combustibile esausto - uranio e plutonio inquinati dai prodotti delle loro fissioni - viene disciolto in acido nitrico e la soluzione viene filtrata, in modo da rimuovere le particelle solide rimaste insolute che potrebbero disturbare lestrazione successiva, stabilizzando leventuale formazione di unemulsione.

Il combustibile viene disciolto ottenendo una soluzione che, a seconda del grado di bruciamento del combustibile, contiene circa 250-300 g/L di uranio, fino a 3 g/L di plutonio e fino a 100 mg/L di nettunio.

Lazione ossidante dellacido nitrico provoca lo sviluppo di vapori di iodio elementare I 2 e lossidazione del plutonio allo stato di ossidazione +4, per il quale lefficienza dellestrazione è massima.

Per trattamento con una soluzione al 30% di tributilfosfato TBP in cherosene, vengono quindi estratti luranio ed il plutonio, che passano nella fase organica in forma di ioni complessi metallo-tributilfosfato, mentre gli altri elementi rimangono nella fase acquosa nitrica. Lefficienza dellestrazione è favorita da alte concentrazioni di acido nitrico.

Durante la prima fase di estrazione nella fase organica migrano uranio, nettunio, plutonio, gli attinoidi americio e curio ed una serie di prodotti di fissione. Per aumentare la purezza in uranio e plutonio, la fase organica viene successivamente lavata con soluzioni di acido nitrico e nitrato dammonio; in questo modo uranio e plutonio restano nella fase organica, mentre una parte significativa dei prodotti di fissione viene allontanata.

Successivamente viene condotta la separazione di uranio e plutonio. Limpianto si compone di due zone, una dove avviene la separazione vera e propria ed una successiva in cui il plutonio viene lavato dalluranio non separato. La separazione viene operata tramite unestrazione con una soluzione acquosa di sali di ferroII o uranioIV, che riducono il plutonio allo stato di ossidazione +3 rimuovendolo - insieme a parte delluranio - dalla fase organica. La purificazione della soluzione di plutonio avviene nella seconda zona, per estrazione con altra soluzione organica fresca che verrà combinata alla fase organica proveniente dallestrazione precedente.

La fase organica da cui è stato estratto il plutonio, che ora contiene principalmente il complesso di uranio, viene quindi lavata con acido nitrico diluito; luranio passa nella fase acquosa, mentre la fase organica si avvia ad essere riciclata per essere impiegata in una nuova estrazione.

A questo primo ciclo di separazione ne segue generalmente un secondo ed in alcuni impianti anche un terzo, detto di affinaggio allo scopo di allontanare ulteriormente le tracce dei prodotti di fissione e del plutonio residuo e aumentare la purezza delluranio recuperato fino a 10 ppm di plutonio nelluranio. Le operazioni sono analoghe a quelle del primo ciclo.

Dal secondo o dal terzo ciclo di separazione si ottengono soluzioni di nitrato di uranile e di nitrato di plutonio che vengono successivamente convertite in diossido di uranio e diossido di plutonio.