Системы экстракции растворителями для взаимного разделения Am(III) и Cm(III) из азотнокислых растворов: обзор современного состояния

Америций и кюрий, содержащиеся в отработавшем ядерном топливе, при его переработке в рамках стратегии замкнутого ядерного топливного цикла переходят в высокоактивные отходы (HLW). Для снижения долговременной радиотоксичности HLW эти минорные актиниды необходимо эффективно извлекать; в некоторых странах это рассматривается как стратегия безопасного обращения с радиоактивными отходами, образующимися при переработке отработавшего ядерного топлива. Хотя Am и Cm совместно экстрагируются большинством экстрагентов, используемых для разделения актинидов и разделения лантаноидов и актинидов, их взаимное разделение упрощает трансмутацию Am. В наиболее стабильном, трёхвалентном, состоянии окисления эти элементы разделяются с большим трудом. В настоящем обзоре рассмотрены системы экстракции растворителями для взаимного разделения Am(III) и Cm(III) из азотнокислых растворов. Рассмотрены системы экстракции для непосредственного выделения америция из высокоактивных жидких отходов, а также из изолированных смесей америция и кюрия. Сокращения: D — коэффициент распределения, D = Corg/Caq, где Corg — общая концентрация металла в органической фазе, а Caq — общая концентрация металла в водной фазе; DF — коэффициент дезактивации, DF = (Cx,feed × Qfeed)/(Cx,product × Qproduct), где Cx,feed и Cx,product — концентрации примеси в исходном питающем растворе и растворе продукта (раффинате или реэкстракте) соответственно, а Qfeed и Qproduct — расходы исходного питающего раствора и раствора продукта соответственно; GW×day/tHM — выгорание ядерного топлива, где tHM — тонны тяжёлого металла; HAC — высокоактивный концентрат; HLW — высокоактивные отходы; HSAB — жёсткие и мягкие кислоты и основания Льюиса; Kex — константа экстракции для реакции M3+(aq) + 3NO3−(aq) + nL(org) = M(NO3)3Ln(org), Kex = [M3+][NO3−]3[L]n/[M(NO3)3Ln]; PUREX — экстракция плутония и урана с восстановлением плутония (Plutonium Uranium Reduction EXtraction); GANEX — групповая экстракция актинидов (Grouped ActiNide EXtraction); REE — редкоземельный элемент; SF — коэффициент разделения, SF = D1/D2, D1 > D2; SNF — отработавшее ядерное топливо; TRLIFS — лазерно-индуцированная флуоресцентная спектроскопия с временным разрешением.