СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ОТРАБОТАННОГО ЯДЕРНОГО ТОПЛИВА, НЕ ТРЕБУЮЩИЙ ВОССТАНОВИТЕЛЬНОЙ РЕЭКСТРАКЦИИ ПЛУТОНИЯ

1. Способ переработки отработанного ядерного топлива, который включает, по меньшей мере, следующие стадии:
a) очистки урана и плутония, присутствующих в азотнокислой водной фазе, получаемой растворением этого топлива в азотной кислоте, от америция, кюрия и большей части продуктов деления, также содержащихся в этой фазе, причем очистка включает, по меньшей мере, совместную экстракцию урана в степени окисления VI и плутония в степени окисления IV, в органическую фазу, несмешивающуюся с водой и включающую первый экстрагент, который более эффективно экстрагирует уран (VI) и плутоний (IV), чем актиниды (III) и продукты деления из кислой водной фазы;
b) совместной реэкстракции в азотнокислую водную фазу урана и плутония, совместно экстрагированных на стадии а), причем уран реэкстрагируют в степени окисления VI и плутоний реэкстрагируют в степени окисления IV и степени окисления VI, дополнительно образующейся при этой совместной реэкстракции плутония (VI) за счет диспропорционирования плутония (IV);
c) разделения урана и плутония, присутствующих в азотнокислой водной фазе, получаемой на стадии b), на первую водную фазу, содержащую либо плутоний без урана либо смесь урана и плутония, и на вторую водную фазу, содержащую уран без плутония, причем разделение включает, по меньшей мере:
- селективную экстракцию всего или части урана в степени окисления VI в органическую фазу, несмешивающуюся с водой и содержащую второй экстрагент, который отличается от первого экстрагента и который более эффективно экстрагирует уран (VI), чем плутоний (IV) из кислой водной фазы, эту экстракцию выполняют после и/или совместно с обработкой азотнокислой водной фазы, получаемой на стадии b), для восстановления плутония (VI), присутствующего в этой фазе до плутония (IV); и
- реэкстракцию в азотнокислую водную фазу урана (VI), экстрагированного таким образом; и
d) очистку плутония или смеси урана и плутония, присутствующих в водной фазе, получаемой экстракцией на стадии с), для удаления продуктов деления, которые находят в этой фазе.
2. Способ по п.1, который включает, по меньшей мере, следующие стадии:
а) очистки урана, плутония и нептуния, присутствующих в азотнокислой водной фазе, получаемой растворением топлива, для удаления америция, кюрия и большей части продуктов деления, также содержащихся в этой фазе, причем очистка включает, по меньшей мере, совместную экстракцию урана (VI), плутония (IV) и нептуния, в степени окисления VI, в органическую фазу, содержащую первый экстрагент;
b) совместной реэкстракции в азотнокислую водную фазу урана, плутония и нептуния, совместно экстрагированных на стадии а), причем уран реэкстрагируют в степени окисления VI, плутоний реэкстрагируют в степени окисления IV и VI и нептуний реэкстрагируют в степенях окисления V и VI;
c) разделения урана, плутония и нептуния, присутствующих в азотнокислой водной фазе, получаемой на стадии b), на первую водную фазу, содержащую смесь урана, плутония и нептуния, и вторую водную фазу, содержащую уран без плутония или нептуния, причем разделение включает, по меньшей мере:
- селективную экстракцию части урана в степени окисления VI в органическую фазу, содержащую второй экстрагент, которую выполняют после обработки азотнокислой водной фазы, получаемой на стадии b), для восстановления плутония (VI), присутствующую в этой фазе, до плутония (IV); и
- реэкстракцию в азотнокислую водную фазу урана (VI), экстрагированного таким образом; и
d) очистку смеси урана, плутония и нептуния, присутствующих в водной фазе, получаемой экстракцией на стадии с), для удаления продуктов деления, которые находятся в этой фазе.
3. Способ по п.2, в котором стадия d) включает, по меньшей мере:
- экстракцию смеси урана, плутония и нептуния, присутствующих в водной фазе, получаемой при экстракции на стадии с), в степени окисления VI, IV и VI соответственно, в органическую фазу, несмешивающуюся с водой и содержащую третий экстрагент, который отличается от второго экстрагента и более эффективно экстрагирует уран (VI) и плутоний (IV), чем продукты деления из кислой водной фазы; и
- реэкстракцию в азотнокислую водную фазу смеси урана (VI), плутония (IV) и нептуния (VI), экстрагированных таким образом.
4. Способ по п.3, в котором процесс экстракции на стадии d) включает обработку азотнокислой водной фазы, получаемой при экстракции стадии с), для сдвига равновесия окислительно-восстановительного равновесия между степенями окисления нептуния V и VI в сторону образования нептуния (VI).
5. Способ по п.1, который включает, по меньшей мере, следующие стадии:
a) очистки урана и плутония, присутствующих в азотнокислой водной фазе, полученной растворением топлива, для удаления нептуния, америция, кюрия и большей части продуктов деления также содержащихся в этой фазе, причем очистка включает, по меньшей мере, совместную экстракцию урана (VI) и плутония (IV) в органическую фазу, содержащую первый экстрагент, эту совместную экстракцию выполняют после и/или совместно с обработкой указанной азотнокислой водной фазы для сдвига окислительно-восстановительного равновесия между степенями окисления нептуния V и VI в сторону образования нептуния (V);
b) совместной реэкстракци в азотнокислую водную фазу урана и плутония, совместно экстрагированных на стадии а), причем уран реэкстрагируют в степени окисления VI и плутоний реэкстрагируют в степенях окисления IV и VI;
c) разделения урана и плутония, присутствующих в азотнокислой водной фазе, получаемой на стадии b), на первую водную фазу, содержащую смесь урана и плутония, и на вторую водную фазу, содержащую уран без плутония, разделение включает, по меньшей мере:
- селективную экстракцию части урана в степени окисления VI в органическую фазу, содержащую второй экстрагент, которую выполняют после обработки водной фазы, получаемой на стадии b), для восстановления плутония (VI), присутствующего в этой фазе, до плутония (IV); и
- реэкстракцию в азотнокислую водную фазу урана (VI), экстрагированного таким образом; и
d) очистки смеси урана и плутония в водной фазе, получаемой при экстракции на стадии с), для удаления продуктов деления, которые находятся в этой фазе.
6. Способ по п.5, в котором стадия d) включает, по меньшей мере:
- экстракцию смеси урана и плутония, присутствующих в водной фазе, получаемой при экстракции на стадии с), в степени окисления VI и IV соответственно, в органическую фазу, несмешивающуюся с водой и содержащую третий экстрагент, который отличается от второго экстрагента и более эффективно экстрагирует уран (VI) и плутоний (VI), чем продукты деления из кислой водной фазы; и
- реэкстракцию в азотнокислую водную фазу смеси урана (VI) и плутония (IV), экстрагированных таким образом.
7. Способ по п.1, который включает, по меньшей мере, следующие стадии:
а) очистки урана и плутония, присутствующих в азотнокислой водной фазе, получаемой растворением топлива, для удаления нептуния, америция, кюрия и большей части продуктов деления также содержащихся в этой фазе, причем очистка включает, по меньшей мере, совместную экстракцию урана (VI) и плутония (IV) в органическую фазу, содержащую первый экстрагент, эту совместную экстракцию выполняют после и/или совместно с обработкой указанной азотнокислой водной фазы для сдвига окислительно-восстановительного равновесия между степенями окисления нептуния V и VI в сторону образования нептуния (V);
b) совместной реэкстракции в азотнокислую водную фазу урана и плутония, совместно экстрагированных на стадии а), причем уран реэкстрагируют в степени окисления VI и плутоний реэкстрагируют в степени окисления IV и VI;
c) разделения урана и плутония, присутствующих в азотнокислой водной фазе, получаемой на стадии b), в первую водную фазу, содержащую плутоний, уран и вторую водную фазу, содержащую уран без плутония, причем разделение включает, по меньшей мере:
- селективную экстракцию всего урана в степени окисления VI в органическую фазу, содержащую второй экстрагент, которую выполняют после обработки водной фазы, получаемой на стадии b), для восстановления плутония (VI), присутствующего в этой фазе, до плутония (IV); и
- реэкстракцию в азотнокислую водную фазу урана (VI), экстрагированного таким образом; и
d) очистки плутония, присутствующего в водной фазе, получаемой при экстракции на стадии с), для удаления продуктов деления, которые находятся в этой фазе.
8. Способ по п.7, в котором стадия d) включает, по меньшей мере:
- экстракцию плутония в водную фазу, получаемую при экстракции на стадии с), в степени окисления IV в органическую фазу, несмешивающуюся с водой и содержащую третий экстрагент, который отличается от второго экстрагента и более эффективно экстрагирует плутоний (IV), чем продукты деления из кислой водной фазы; и
- реэкстракцию в азотнокислую водную фазу плутония (IV), экстрагированного таким образом.
9. Способ по п.1, который включает, по меньшей мере, следующие стадии:
а) очистки урана, плутония и нептуния, присутствующих в азотнокислой водной фазе, получаемой растворением топлива, для удаления америция, кюрия и большей части продуктов деления также содержащихся в этой фазе, причем очистка включает, по меньшей мере, совместную экстракцию урана (VI), плутония (IV) и нептуния в степени окисления VI в органическую фазу, содержащую первый экстрагент;
b) совместной реэкстракции в азотнокислую водную фазу урана, плутония и нептуния, совместно экстрагированных на стадии а), причем уран реэкстрагируют в степени окисления VI, плутоний реэкстрагируют в степенях окисления IV и VI и нептуний реэкстрагируют в степенях окисления V и VI;
c) разделение урана, плутония и нептуния, присутствующих в азотнокислой водной фазе, получаемой на стадии b), на первую водную фазу, содержащую смесь плутония и нептуния без урана, и на вторую водную фазу, содержащую уран без плутония или нептуния, причем разделение включает, по меньшей мере:
- селективную экстракцию всего урана в степени окисления VI в органическую фазу, содержащую второй экстрагент, которую выполняют после обработки водной фазы, получаемой на стадии b), для восстановления плутония (VI), присутствующего в этой фазе, до плутония (IV); и
- реэкстракцию в азотнокислую водную фазу урана (VI), экстрагированного таким образом; и
d) очистки смеси плутония и нептуния, присутствующих в водной фазе, получаемой экстракцией на стадии с), для удаления продуктов деления, которые находят в этой фазе.
10. Способ по п.9, в котором стадия d) включает, по меньшей мере:
- экстракцию смеси плутония и нептуния, присутствующих в водной фазе, получаемой на стадии с), в степени окисления IV и VI соответственно в органическую фазу, несмешивающуюся с водой и содержащую третий экстрагент, который отличается от второго экстрагента и который более эффективно экстрагирует плутоний (IV), чем продукты деления из кислой водной фазы; и
- реэкстракцию в азотнокислую водную фазу смеси плутония (IV) и нептуния (VI), экстрагированных таким образом.
11. Способ по п.10, который при экстракции стадии d) включает обработку азотнокислой водной фазы, получаемой экстракцией на стадии с), для сдвига окислительно-восстановительного равновесия между степени окисления нептуния V и VI в сторону образования нептуния (VI).
12. Способ по любому из пп. 3, 6, 8 или 10, в котором в качестве первого и третьего экстрагента используют одинаковый экстрагент.
13. Способ по п.12, в котором в качестве первого и третьего экстрагента используют три-н-бутилфосфат.
14. Способ по любому из пп.1-11, в котором второй экстрагент выбран из N,N-диалкил амидов.
15. Способ по п.14, в котором второй экстрагент представляет собой N,N-ди-(2-этилгексил)изобутанамид.
16. Способ по любому из пп.1-9, в котором стадия с) включает добавление азотистой кислоты к азотнокислой водной фазе, получаемой на стадии b).
17. Способ по пп.4 или 11, в котором обработка, выполняемая в ходе экстракции стадии d), включает добавление азотистой кислоты.
18. Способ по любому из пп.1-9, который дополнительно включает между стадии b) и с) концентрирование азотнокислой водной фазы, получаемой на стадии b).
19. Способ по любому из пп.1-9, который дополнительно включает между стадии с) и d) концентрирование азотнокислой водной фазы, получаемой при экстракции на стадии c).
20. Способ по п.1, в котором отработанное ядерное топливо представляет собой урановое оксидное топливо или смешанное уран-плутониевое оксидное топливо.