Brevet FR2572953A1 — publié le 19860516

"Procédé d'élimination de l'américium d'oxydes de plutonium". La présente invention concerne un procédé d'élimination de L'américium d'oxydes du plutonium. Le plutonium 241, qui est un isotope nucléaire fissile contenu dans le plutonium se désintègre spontanément en américium 241. L'américium émet des rayons y, et la concentration des radiations augmente avec le temps. Par consequent, lorsqu'on stocke du plutonium produit par retraitement d'un combustible nucléaire irradié, ou lorsqu'on traite le plutonium pour préparer un nouvel élément combustible nucléaire, celui-ci est en grande partie responsable des Lésions produites par les radiations. En conséquence, lorsqu'on utilise des oxydes comprenant du plutonium contenant une quantité considérable d'américium ou des oxydes nixtes plutonium uranium comme combustibles nucléaires, il est nécessaire d'utiliser du plutonium dont on a éliminé au préalable l'amer;- cium, ou d'effectuer la préparation et le traitement du combustibLe nucléaire en utilisant un appareillage muni d'une protection suffisante contre les rayons y. Un procédé aujourd'hui généralement utilisé pour éliminer l'américium du plutonium consiste à éliminer l'americium par une résine échangeuse d'ions d'une solution nitrique de plutonium. En outre, bien qu'il existe certains procedés utilisant une extraction par solvant, ceux-ci consistent à séparer l'américium du plutonium à l'état liquide, procédé qui est non seulement mal commode à appliquer à une substance insoluble telle que les oxydes de plutonium mais qui nécessite en outre de ramener les oxydes de L'état liquide à l'état pulvérulent après l'éLimination de l'américium. Un des buts de a présente invention est de fournir un procédé pour éliminer aisément une grande partie de l'américium tel qu'il est à l'état solide à partir d'oxydes de plutonium sans les dissoudre. A la suite de recherches approfondies, La demanderesse a trouvé que L'américium pouvait être aisément éliminé des oxydes de plutonium en ajoutant des poudres de carbone ou de graphite ou un hydrocarbure aux oxydes de plutonium ou aux oxydes mixtes pLutonju.- uranium et en chauffant sous vide pour vaporiser t'a.é- ricium présent dans Le plutonium plus rapidement que celui-ci, et elle a atteint son objectif. La figure 1 est un graphique montrant La varia tion:de.la vitesse de vaporisation des espèces A et B de nombres de masse 239 et 241, respectivement, avec te temps dans l'exemple 1 ; La figure 2 est un graphique montrant la variation de La vitesse de vaporisation des espèces A et B de nombres de masse 239 et 241, respectivement, avec Le temps dans l'exemple 2. Dans les figures I et 2, le temps est en abscisses et la-vitesse de vaporisation en ordonnées (10'8 g/sec). Conformément au procédé de la présente invention, les oxydes de plutonium ou les oxydes mixtes de plutoniu-uranium sont ajoutés avec des poudres de carbone ou de graphite ou un hydrocarbure dans un rapport molaire de 0,5-4,0 par rapport à L'oxyde de plutonium, et mélangés avec celui-ci, puis Le mélange obtenu est introduit dans un creuset et, il est chauffé dans un four sous vide. 2 à 6 heures après avoir atteint La température désirée, La plus grande partie de L'américium se vaporise. Ensuite, lorsqu'on arrête le vide pour ramener l'atnosphe- re d'air ou d'oxygène, et que l'on continue à chauffer, L'excès de carbone se transforme en un anhydride carbonique ou en oxyde de carbone, et Les oxydes de plutonium ou les oxydes mixtes de plutonium-uranium restent dans Le creuset. Les exemples non limitatifs suivants sont donnés à titre d'illustration de l'invention. Exemel-~l On mélange une poudre de bioxyde de plutonium contenant 7900 ppm d'américium 241 et une poudre de graphite dans un rapport moLaire de 1 : 3. On introduit 100 mg de ce mélange dans un récipient de 8 mm de diamètre interne et de 10 mm de haut, en acier inoxydable, muni d'un capuchon percé d'un orifice de 1 mm de diamètre, et On Le chauffe à 13200C sous un vide de 10'6 Torr, et la vapeur s'échappant de l'orifice du capuchon est mesurée au moyen d'un spectrographe de masse. Le rapport pondéral des isotopes dans le bioxyde de plutonium utilisé est de 0,13, 75,52, 20,69, 2,78 et 0,68 % pour les nombres de masse 238, 239, 240, 241 et 242, respectivement.La variation de la vitesse de vaporisation des espèces A et B de nombres de masse 239 et 241 respecti- vement, avec le temps, est donnée dans La figure 1. L'espèce de nombre de masse 239, est le plutonium 239. En ce qui concerne les espèces. de nombre;de masse 241, on regarde à la fois le plutonium 241 et l'américium 241, cependant, compte-tenu du fait que te rapport pondéral du plutonium 239 au plutonium 241 est de 75,52 : 2,78, l'espèce de nombre de masse 241 est quasiment L'américium 241. IL ressort de La figure que l'américium se vaporise préférentiellement par rapport au plutonium dans le procédé de réduction thermique par le carbone du dioxyde de plutonium. En outre, à partir du résultat de la spectrométrie aux rayons y sur ltehantillon avant et après l'expérience, on obtient une élimination d'environ 60 % d'américium après un chauffage de 10 heures. Exemple~~ On mélange la même poudre de bioxyde de plutonium que dans L'exemple 1 et une poudre de graphite dans un rapport molaire de 1 : 1,5 et on les chauffe à 14000C sous vide de la même manière que dans l'exemple 1. Comme le montre La figure 2, ta vaporisation préférentielle de l'americium est obtenue de La même manière que dans L'exemple 1. Dans ce cas, à partir du résultat de la spectrométrie y, une élimination d'environ 90 x de L'américium est-obtenue par un chauffage de 5 heures. Incidemment, ta vaporisation du plutonium est de 0,5 %. REVENDICATION Procédé d'élimination de l'américium d'oxydes de plutonium, caractérisé en ce qu'il comprend L'addition de poudres de carbone ou de graphite ou d'un hydrocarbure à des oxydes de plutonium ou à des oxydes mixtes de plutonium-uranium dans un rapport molaire de 0,5-4,0 par rapport à L'oxyde de plutonium, et le chauffage du mélange à 1200-1500"C sous vide.