Brevet FR2272953A1 — publié le 19751226

La présente invention se rapporte à un procédé pour la purification, la séparation et la récupération d'hexafluorure de plutonium (PuF6) et d'hexafluorure d'uranium (ut6). La présente invention est particulièrement adaptée à un procédé de la- volatilité des fluorures en tant qu'une des techniques non aqueuses de retraitement de combustible. Dans le retraitement de combustible irradié de réacteur par le procédé de la volatilité des fluorures, l'hexafluorure d'uranium formé par la fluoration de combustible irradié avec un agent de fluoration convenable est accompagné dthexafluorure de plutonium et de fluorures de produits de fission {ci-après désignés par 'tFPxFy"), tels que le fluorure de ruthénium, le fluorure de niobium, le fluorure d'antimoine, le fluorure de molybdène, etc.> et, de ce fait, l'enlèvement des produits de contamination formés des fluorures de produits de fission est exigé afin de purifier l'hexafluorure d'uranium. Particulièrement) l'hexafluorure de plutonium doit être récuperé du point de vue du prix de revient du retraitement, parce qu'il est extrêmement motteux. Durant ces dernières années, plusieurs techniques de séparation de plutonium, telles que la distillation, la réduction chimique, la décomposition thermique, 1'adsorption-désorption, ont été classiquement expérimentées. Cependant, chacune de ces techniques ne convient pas au procédé pour la récupération d'une quantité ex tremement faible de PuF6 et aussi possède un grand inconvénient tel que différents gaz provenant des gaz de fluoration ou des adsorbants sont exigés dans chacune des étapes de séparation. Les fluorures de métaux alcalins, tels que le fluorure de sodium (nif), le fluorure de lithium (LiF), le difluorure de baryum (BaF2)' etc. et les fluorures de métaux alcalino-terreux sont classiquement utilisés comme adsorbants. Cependant, avec des fluorures autres que LiF, il est impossible de récupérer le plutonium au moyen de gazéification. En outre, LiF luimAeme ne peut pas échapper à l'inconvénient tel que la récupération adéquate de plutonium ne peut pas être obtenue, meme s'il est employé. Comme mentionné au préalable, divers inconvenients sont inhérents à l'utilisation de ces procédés classiques. De ce fait, les personnes travaillant dans le domaine du retraitement de combustible et de la fabrication d'éléments combustibles ont bien res senti un besoin urgent de trouver un moyen d'éliminer ces défauts découlant des procédés classiques. En se basant sur des études prolongées, les demanderesses ont découvert le fait qu'alors que le fluorure d'uranyle (U02F2) réagit sélectivement avec PuF6 et FPxFy, il réagit à peine avec UF6 et FPxFy non adsorbé restant. En conséquence, les demanderesses sont arrivées à la présente invention en utilisant U02F2 comme adsorbant. En conséquence, l'objet principal de la présente invention est de prévoir un nouveau procédé pour la purification, la séparation et la récupération de PuF6 et de UF6. Un autre objet de la présente invention est de prévoir un fluorure d'uranyle utilisé comme nouvel adsorbant, qui sépare et purifie PuF6 et UP6. Un autre objet encore de la présente invention est de prévoir une nouvelle technique pour la purification, la séparation et la récupération de PuF6 et de UF6 dans un procédé de retraitement de combustible, utilisant la volatilité des fluorures. Un autre objet encore de la présente invention est de prévoir un nouveau procédé pour la purification, la séparation et la récupération de PuF6 et de UF6 en employant du fluorure d'uranyle comme adsorbant, dans un procédé de retraitement de combustible utilisant la volatilité des fluorures. Ces objets et d'autres encore, ainsi que les avantages de la présente invention apparattront d'après la description détaillée suivante. La présente invention peut être adaptée particulièrement au procédé de volatilité des fluorures, qui est une des techniques de retraitement de combustible-par voie non aqueuse et est basé sur la différence de volatilité des fluorures de matières combustibles telles que l'uranium et le plutonium et de divers produits de fission. La présente invention est basée sur le fait que PuF6 et certains fluorures de produits de fission tels que RuF5, tous étant thermodynamiquement instables, réagissent avec U02F2 pour s'adsor- ber sur U02F2 ; d'autre part, UF6 et les fluorures de produits de fission non adsorbés restants, tous étant thermodynamiquement stableus, réagissent difficilement avec U02F2. Selon la présete invention, lorsqu'on fait passer UF6 qui est accompagné de PuF6 et de FPxFy avec F2 gazeux à travers une colonne de U02F2 chauffée jusqu a 100 - 200 Cr PuF6 et une partie de FPxFy sont sélectivement adsorbés sur U02F2 en purifiant ainsi UF6; FPxFy non adsorbé restant est retiré de PuF6 pour purifier celui-ci et finalement les fluorures de plutonium adsorbés sur U02F2 sont fluorés en même temps que l'uranium et récupérés sous la forme de PuF6 gazeux. U02F2 mentionné ci-dessus, qui est l'intermédiaire au cours de la fluoration de bioxyde d'uranium en UF6, non seulement peut être facilement produit à partir de UF6 mais aussi il peut être gazéifié-de manière très simple. En conséquence, du plutonium adsorbé sur U02F2 est gazéifié en PuF6 et récupéré suivant un rendement presque égal à 100 %. Dans la présente invention, la récupération de plutonium par sa gazéification, qui n'a pas été effectuée de manière assez satisfaisante dans la technique antérieure, peut être obtenue dans des conditions presque idéales. En plus de ce point, l'introduc- tion de différents adsorbants dans le système réactionnel n'est pas nécessaire pour une séparation et une purification faciles de UF6 ou pour la purification et la récupération de PuF6. - La présente invention sera en outre décrite en se référant aux exemples spécifiques suivants. On doit cependant comprendre que, bien que ces exemples puissent décrire en détail certaines conditions et/ou matières et/ou proportions opératoires préférées, ils ne sont donnes qu a titre d'illustration et non pas de limitation. EXEMPLE 1 Une colonne de 5 cm de hauteur qui a été chargée par U02F2, passant au tamis dont l'ouverture de mailles est comprise entre o,84 mm et 0,595 mm (lo - DO mesh), a été chauffée jusqu là 2000C et aérée avec 2 ffi en volume de UF6/20 % en volume de F2/N2 gazeux pendant environ une heure, à une vitesse linéaire de 1,6 cm/s. Seulement environ 2 ffi de UF6 fourni ont eté adsorbés sur U02F2. EXEMPLE 2 On a répété à 1000C le mzeme mode opératoire que celui de l'exemple 1 et la quantité de UF6 adsorbée était seulement 0,1 $ de TJF6 fourni. EXEMPLE 3 Le même mode opératoire que celui de l'exemple 1 a été répété en utilisant 0,6 % en volume de PuF6/2 % en volume de UF6/ 20 % en volume de F2/N2 gazeux. On a trouvé que PuF6 était adsor bé sur U02P2 et sa capacité d'adsorption était environ 0,2 g de Pu/ g de U02F2. En outre, on ne voyait presqu'aucune fuite de PuF6 Jus qu a ce que la capacité d'adsorption atteigne sa limite supérieure. EXEMPLE 4 On a répété le même mode opératoire que celui-de 1 'exem- ple 3 à 1500C, et la capacité d'adsorption était 0,04. EXEMPLE 5 Quand le mélange de PuF et de U02F2 obtenu dans les exemples 3 et 4 a été fluoré, en résence de 50 ffi en volume de F2/N2 gazeux à 4000C, presque 100 % de PuF6 et de UF6 ont été pro duits et on pouvait récupérer le plutonium et l'uranium sous leur forme gazeuse. EXEMPLE 6 La même expérience que dans l'exemple 3 a été répétée 'en utilisant 0,01 % en volume de FPXFy/0,5-% en volume de PuF6/2 % en volume de Ut2/20 % en volume de F vN2 gazeux. Environ 10 X de FPxFy ont été adsorbés sur U02F2, et FPxFy non adsorbé restant a été séparé de PuF6. Tel qu'expliqué ci-dessus, la présente invention se rap porte à un procédé pour purifier PuF6 et UF6, ainsi que pour la sé paration et la récupération du premier, sur la base de la réaction nouvellement trouvée en utilisant du fluorure d'uranyle, qui est complètement différent des adsorbants employés dans la technique classique. En plus de ceci, la présente invention peut être appli quée non seulement à la purification, à la séparation et à la récu pération de PuF6 et de UF6 dans le procédé utilisant la volatilité des fluorures, en tant qu'une des techniques de retraitement du com bustible nucléaire, mais aussi à la purification de UF6 dans sa pro duction, et, en mAeme temps, à la fixation de PuF6 pour la récupéra tion de plutonium à partir de déchets, par une'fluoration. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire suseeptible de variantes et de modifications qui apparattront à l'homme de l'art. REVENDICATIONS 1 - Procédé de purification et de récupération d'hexafluo- rure de plutonium (PuF6) et d'hexafluorure d'uranium (UP6), caractérisé en ce qu'on fait réagir au moins un produits choisi dans le groupe se composant d'hexafluorure de plutonium, d'hexafluorure d'uranium et de fluorures de produits de fission, avec du fluorure d'uranyle pour séparer et purifier les fluorures. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu on fait passer au moins un produite choisi dans le groupe se composant d' hexafluorure de plutonium, d' hexafluorure d'uranium et de fluorures de produits de fission, à travers une colonne chargée de fluorure d'uranyle pour séparer et purifier les fluorures. 3 - A titre de produits industriels nouveaux, hexafluorure de plutonium et hexafluorure d'uranium obtenus par le procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2.