진공 증류 는 핵 연료 용매 재활용 효율성 을 높인다

핵연료 재처리에서 용매는 사용후 연료에서 귀중한 우라늄과 플루토늄을 추출하기 위해 매일 작동하는 지칠 줄 모르는 "청소기" 역할을 합니다. 그러나 이러한 분자형 주력 제품은 강렬한 방사선 및 부식성 화학 물질에 장기간 노출되면 점차적으로 분해되어 효율성을 잃고 잠재적으로 안전성과 처리 효율성을 모두 손상시키는 유해한 부산물을 생성할 수 있습니다.

그 해결책은 용매 재생 기술에 있습니다. 핵 재처리 시설에서 탄화수소-트리부틸 인산염(TBP) 용매 시스템은 중요한 역할을 합니다. 시간이 지남에 따라 방사선 하에서 질산, 아질산 및 탄화수소 간의 상호 작용으로 인해 추출 성능과 공정 안정성을 손상시키는 다양한 분해 생성물이 생성됩니다. 이러한 오염물질을 제거하기 위한 효율적인 재생 방법을 개발하는 것은 운영 신뢰성을 유지하는 데 필수적입니다.

화학적 세척 및 흡착과 같은 전통적인 방법은 효율성과 폐기물 생성에 한계가 있는 반면, 진공 증류는 유망한 물리적 분리 기술로 떠올랐습니다. 이 접근 방식은 2차 폐기물을 방지함으로써 운영 단순성, 높은 분리 효율성 및 환경적 이점을 제공합니다.

이 기술은 감압 하에서 끓는점의 차이를 활용하여 더 낮은 온도에서 분리를 가능하게 하여 TBP 분해를 방지하는 동시에 불순물을 효과적으로 제거합니다. 그러나 TBP의 열적 불안정성과 극도로 낮은 농도의 다양한 오염물질은 정밀하게 제어되는 시스템이 필요한 심각한 엔지니어링 과제를 제시합니다.

인디라 간디 원자 연구 센터 재처리 개발 연구소의 연구원들은 진공 증류를 기반으로 한 파일럿 규모의 용매 정제 시스템을 개발하고 검증했습니다. 이 통합 솔루션은 여러 액체-가스 분리 장치를 포괄적인 재생 프로세스로 결합합니다.

• 탈수 칼럼:증류 원리를 통해 추출 효율에 영향을 미치고 장비 부식을 일으킬 수 있는 수분 함량을 초기에 제거합니다.
• 교반형 박막 증발기:증기가 진공 증류탑으로 향하면서 열분해를 방지하면서 빠른 용매 증발을 위해 가열된 박막을 생성합니다.
• 진공 증류탑:진공 상태에서 여러 증기-액체 접촉이 순수한 TBP(상단에 수집됨)를 분해 생성물(바닥에 유지됨)에서 분리하는 시스템의 핵심입니다.

시뮬레이션된 분해 용매를 사용한 테스트를 통해 물리적 특성(밀도, 점도) 및 추출 성능(우라늄/플루토늄 회수율)을 평가하여 공정 최적화를 위한 중요한 데이터를 제공했습니다.

• 진공 작동으로 끓는점을 줄여 TBP 무결성을 보존합니다.
• 포괄적인 정제를 위한 통합 다단계 분리
• 온도, 압력, 유량 매개변수의 정밀 제어

이 혁신은 원자력 시설에 용매 수명을 연장하고, 비용을 절감하고, 폐기물을 최소화하고, 운영 안전성을 향상시키는 효과적인 방법을 제공합니다. 이 기술은 또한 용매 회수 응용 분야를 위해 화학 및 제약 산업에 적용할 수 있는 가능성을 보여줍니다.

• 작동 매개변수의 추가 최적화
• 첨단 분리소재 개발
• 자동화된 제어 시스템 구현

진공 증류 기술이 계속 발전함에 따라 이러한 분자 "세정제"를 활성화하여 전 세계적으로 보다 지속 가능한 핵연료 재처리 작업을 지원할 것을 약속합니다.