La distillazione a vuoto migliora l'efficienza del riciclo dei solventi dei combustibili nucleari

Nel ritrattamento del combustibile nucleare, i solventi funzionano come "pulitori" instancabili, lavorando giorno dopo giorno per estrarre prezioso uranio e plutonio dal combustibile esaurito.Questi cavalli da lavoro molecolari si degradano gradualmente sotto prolungata esposizione a radiazioni intense e sostanze chimiche corrosive, perdendo efficienza e potenzialmente generando sottoprodotti nocivi che compromettono sia la sicurezza che l'efficacia della lavorazione.

La soluzione risiede nella tecnologia di rigenerazione dei solventi.Negli impianti di ritrattamento nucleare, il sistema di solventi idrocarburo-tributilfosfato (TBP) svolge un ruolo fondamentale.interazioni tra acido nitrico, acido nitroso e idrocarburi sotto radiazione producono vari prodotti di degradazione che compromettono le prestazioni di estrazione e la stabilità del processo.Lo sviluppo di metodi di rigenerazione efficienti per rimuovere questi contaminanti è diventato essenziale per mantenere l'affidabilità operativa.

Mentre i metodi tradizionali come il lavaggio chimico e l'assorbimento hanno limiti nell'efficienza e nella generazione di rifiuti, la distillazione a vuoto è emersa come una promettente tecnica di separazione fisica.Questo approccio offre semplicità operativa, elevata efficienza di separazione e benefici ambientali evitando rifiuti secondari.

La tecnologia sfrutta le differenze nei punti di ebollizione a pressione ridotta, consentendo la separazione a temperature più basse che impediscono la decomposizione del TBP, rimuovendo efficacemente le impurità.L'instabilità termica del TBP e le concentrazioni estremamente basse di diversi contaminanti presentano importanti sfide ingegneristiche, che richiedono sistemi di controllo preciso.

I ricercatori del Laboratorio di sviluppo del riciclaggio del Centro di ricerca atomica Indira Gandhi hanno sviluppato e convalidato un sistema pilota di purificazione dei solventi basato sulla distillazione a vuoto.Questa soluzione integrata combina più unità di separazione gas-liquido in un processo di rigenerazione completo:

• Colonna di disidratazione:Inizialmente rimuove il contenuto di acqua che potrebbe influenzare l'efficienza di estrazione e causare la corrosione delle apparecchiature attraverso i principi di distillazione.
• Evaporatore a pellicola sottile agitato:Crea una pellicola sottile riscaldata per una rapida evaporazione del solvente evitando la decomposizione termica, con vapore diretto alla colonna di distillazione a vuoto.
• Colonna di distillazione a vuoto:Il nucleo del sistema, dove più contatti vapore-liquido sotto vuoto separano il TBP puro (raccolto in alto) dai prodotti di degradazione (tenuti in basso).

Prova con solventi degradati simulati per valutare le proprietà fisiche (densità, viscosità) e le prestazioni di estrazione (tassi di recupero dell'uranio/plutonio),fornire dati critici per l'ottimizzazione dei processi.

• L'operazione a vuoto riduce il punto di ebollizione per preservare l'integrità del TBP
• Separazione integrata in più fasi per la depurazione completa
• Controllo di precisione dei parametri di temperatura, pressione e flusso

Questa scoperta offre agli impianti nucleari un metodo efficace per prolungare la durata dei solventi, ridurre i costi, ridurre al minimo gli sprechi e migliorare la sicurezza operativa.La tecnologia mostra inoltre un potenziale di adattamento nelle industrie chimiche e farmaceutiche per applicazioni di recupero dei solventi.

• Ulteriore ottimizzazione dei parametri operativi
• Sviluppo di materiali di separazione avanzati
• Implementazione di sistemi di controllo automatizzati

Man mano che la tecnologia della distillazione a vuoto continua ad evolversi, promette di rivitalizzare questi "pulitori" molecolari, sostenendo operazioni di ritrattamento del combustibile nucleare più sostenibili in tutto il mondo.