Brevet FR2074607A1 — publié le 19711008

» 70 00782 2074607 . La présente invention concerne le traitement des combustibles nucléaires irradiés. Plus spécialement, elle concerne la dissolution dans l'acide nitrique d'un combustible irradié à base de monocarbure contenant non seulement de l'uranium, mais 5 également une quantité importante de plutonium, par exemple des monocarbures en solution solide à une seule phase, comme du monocarbure d'uranium-plutonium (UPu)C. La dissolution d'un tel combustible dans l'acide nitrique constitue une étape préliminaire de la séparation de l'uranium et 10 du plutonium des produits de fission par des techniques d'extraction par un solvant. Cependant, l'une des difficultés de la dissolution directe est due à la production de composés organiques complexes par l'action de l'acide nitrique sur le combustible en question et ces composés sont la cause de difficultés dans le procédé 15 d'extraction par un solvant, étant donné qu'ils entravent la séparation de la phase du solvant et de la phase aqueuse, et qu'ils convertissent le plutonium présent en solution en un complexe. Ils peuvent également présenter un danger dans les raffinats, en constituant une source de réactions de "dégagement de fumée" ou même 20 d'explosion dans les réservoirs de stockage du combustible, si le refroidissement devait être insuffisant. Ce phénomène était déjà connu en 1957. Plus récemment, on a attaché une importance particulière à une préparation à deux phases, qui repose sur une hydrolyse aqueuse pour produire un résidu qui est facilement soluble 25 dans l'acide nitrique. Une préparation en deux phases est non seulement peu intéressante en soi, mais en ce qui concerne le traitement par hydrolyse, il s'est avéré qu'après l'irradiation, le combustible en question acquiert un état inerte à l'égard de l'eau à 100°C et qu'en conséquence, la réaction doit être conduite à haute 30 température, en utilisant de la vapeur d'eau. Selon la présente invention, un procédé de traitement d'un combustible nucléaire irradié à base de monocarbure consiste à dissoudre le monocarbure irradié dans de l'acide nitrique et à soumettre la solution ainsi foimée à l'effet oxydant de l'ozone 35 ou à une oxydation électrolytique, pour provoquer l'oxydation des composés organiques contenus dans la solution, sans oxyder le plutonium de la solution à l'état hexavalent. „ 70 00782 -2- 2074607 L'invention est fondée sur la découverte que l'effet oxydant de l'ozone ou d'une électrolyse s'exerce sur les composés organiques avant de s'exercer sur le plutonium. En conséquence, les composés organiques peuvent être détruits par l'effet oxy-5 dant, sans que le plutonium soit également oxydé. Les composés organiques confèrent à la solution d'acide nitrique une coloration caractéristique rouge-brun et l'élimination de cette coloration indique l'oxydation complète des composés organiques. Cependant, l'oxydation du plutonium s'effectue après l'oxydation des 10 composés organiques, si on la laisse se poursuivre. En conséquence, il est souhaitable d'interrompre l'oxydation après la disparition de la coloration, étant donné que, pour l'extraction ultérieure par un solvant, il est préférable que le plutonium soit à l'état tétra-valent. Etant donné qu'il n'est pas toujours possible à l'échelle 15 d'une unité industrielle de détecter la disparition de la coloration, à titre de variante,- on peut détecter le début de l'oxydation du plutonium. A cette fin, la solution peut être soumise à des mesures du potentiel d'oxydo-réduction ou spectrophotométri-ques. 20 Les exemples suivants sont donnés à titre illustratif, mais non limitatif, de l'invention. EXEMPLE 1 On utilise une cellule électro-chimique classique du type H avec une membrane "PORVIC-M" qui sépare les compartiments anodique 25 et cathodique. L'électrolyte comprend de l'acide nitrique 6ïï. On peut hacher 50 g d'un combustible irradié, qui est (ïï Pu)C,se trouvant encore sa gaine d'acier inoxydable sous forme de tronçons appropriés, les extrémités à découvert étant placées dans le compartiment anodique. On chauffe la cellule à 100°C et on fait passer 30 un courant d'un ampère à 4 volts à travers la cellule pendant 6 heures.- Pendant ce temps, on effectue des mesures spectrophotomé-triques pour déterminer le degré de valence du plutonium. Au bout de 6 heures, on constate que l'oxydation des composés organiques est terminée et que cela coïncide avec le début de l'oxydation du 35 plutonium. On enlève le liquide obtenu de la cellule et le soumet à un essai d'extraction par un solvant avec 20 $ en volume de 70 00782 -3- 2074607 phosphate de tributyle pour l'extraction et le lavage.à contre-courant du plutonium. Le comportement du plutonium est satisfaisant et la séparation entre la phase de solvant et la phase aqueuse est également satisfaisante. 5 EXEMPLE 2 On place une quantité analogue d'un combustible irradié (UPu)C dans de l'acide nitrique 6N et le chauffe au reflux pendant 12 heures, en faisant passer un courant d'oxygène ozonisé à travers le liquide (7 en volume d'ozone, débit d'injection 10 d'oxygène de 12 litres/heure). On effectue des mesures spectro-photométriques, comme dans l'exemple 1, et on constate de nouveau que la fin de l'oxydation des composés organiques coïncide avec le début de l'oxydation du plutonium. La concentration finale d'uranium-plutonium est de 200 g/litre et la concentration de 15 l'acide nitrique est 3N. On soumet ce liquide à un essai d'extraction par un solvant, comme ci-dessus, et on constate qu'il est satisfaisant. Il convient de noter que le procédé n'exige qu'une concentration modérée de l'acide, 6N étant une valeur particulière, pour la 20 dissolution initiale du monocarbure. L'invention peut être appliquée à l'oxydation de monocarbures mixtes ou à des solutions solides à une seule phase. -En outre, le combustible nucléaire peut contenir jusqu'à 30 % de sesquicarbure avec le monocarbure. 70 00782 -4- 2074607 - REVENDICATION -Procédé de traitement d'un combustible nucléaire irradié à base de monocarbure, procédé caractérisé en ce qu'il consiste à dissoudre le monoca^rbure irradié dans de l'acide nitrique et à soumettre la solution ainsi formée à l'effet oxydant de l'ozone ou à une oxydation électrolytique pour provoquer l'oxydation des composés organiques contenua dans la solution, sans oxyder le plutonium de la solution à l'état hexavalent.