ВВЕДЕНИЕ

Образующиеся в результате переработки облученного ядерного топлива растворы нитратов уранила могут быть использованы для изготовления ядерного топлива или направлены на хранение. В любом случае они должны быть переведены в оксиды, из которых либо будут формироваться таблетки ядерного топлива либо твердые матрицы для длительного хранения. Эта задача может быть решена двумя способами: 1) осаждение металлов с последующей фильтрацией и термическим разложением осадков, в результате чего образуется значительные объемы маточных растворов; и 2) использование процесса прямой термической денитрации растворов урана и плутония с образованием оксидов этих металлов и паров азотной кислоты, которая может быть сконденсирована и возвращена в технологический процесс. По способу нагрева исходного раствора различают термическую (или термохимическую), плазмохимическую и СВЧ-денитрацию. В зависимости от дальнейшего обращения с получаемыми при денитрации оксидами (изготовление топлива или утилизация отходов) предъявляются различные требования к качеству образующихся продуктов. А это, в свою очередь, определяет условия процесса денитрации.

Подача раствора урана в аппарат для денитрации может осуществляться различными способами. При порционном режиме денитрации может быть использовано распыление раствора нитратов в форсунке с узким соплом. Интересные и, по-видимому, перспективные возможности открываются при применении ультразвукового распыления жидкостей и растворов. Этот метод известен с 50-х годов прошлого столетия и завоевал устойчивые позиции во многих технологических процессах в самых разнообразных областях промышленности, несмотря на то, что преимущественным способом остается распыление сжатым воздухом.

Ультразвуковое распыление реализуется при контакте жидкости с поверхностью, вибрирующей с частотой более 20 кГц. При этом очень мелкие капли образуются без использования газообразного или жидкого распылителя под высоким давлением. Одним из наиболее существенных преимуществ ультразвукового распыления считают его большую экономичность по сравнению с другими способами. Кроме того, ультразвуковое распыление позволяет регулировать размер капелек и их распределение по размерам путем изменения частоты ультразвука при распылении.

Проведенный анализ зарубежной литературы по различным методам денитрации в радиохимических производствах показал, что на современных предприятиях по переработке облученного ядерного топлива технологические узлы денитрации растворов нитратов тяжелых металлов постепенно вытесняют узлы осаждения и фильтрации, невзирая на сложность процессов и технологического оборудования. Одной из наиболее серьезных проблем в процессах высокотемпературной денитрации является подача раствора в зону нагрева. Решению этой проблемы и посвящена данная работа.