Distilasi Vakum Meningkatkan Efisiensi Daur Ulang Pelarut Bahan Bakar Nuklir

Dalam pemrosesan ulang bahan bakar nuklir, pelarut berfungsi sebagai "pembersih" yang tak kenal lelah, bekerja hari demi hari untuk mengekstraksi uranium dan plutonium yang berharga dari bahan bakar bekas. Namun, pahlawan kerja molekuler ini secara bertahap mengalami degradasi akibat paparan radiasi intens dan bahan kimia korosif yang berkepanjangan, kehilangan efisiensi dan berpotensi menghasilkan produk sampingan berbahaya yang membahayakan keselamatan dan efektivitas pemrosesan.

Solusinya terletak pada teknologi regenerasi pelarut. Di fasilitas pemrosesan ulang nuklir, sistem pelarut hidrokarbon-tributil fosfat (TBP) memainkan peran penting. Seiring waktu, interaksi antara asam nitrat, asam nitrit, dan hidrokarbon di bawah radiasi menghasilkan berbagai produk degradasi yang merusak kinerja ekstraksi dan stabilitas proses. Mengembangkan metode regenerasi yang efisien untuk menghilangkan kontaminan ini telah menjadi penting untuk menjaga keandalan operasional.

Sementara metode tradisional seperti pencucian kimia dan adsorpsi memiliki keterbatasan dalam efisiensi dan penghasilan limbah, distilasi vakum telah muncul sebagai teknik pemisahan fisik yang menjanjikan. Pendekatan ini menawarkan kesederhanaan operasional, efisiensi pemisahan yang tinggi, dan manfaat lingkungan dengan menghindari limbah sekunder.

Teknologi ini memanfaatkan perbedaan titik didih di bawah tekanan rendah, memungkinkan pemisahan pada suhu yang lebih rendah yang mencegah dekomposisi TBP sekaligus secara efektif menghilangkan kotoran. Namun, ketidakstabilan termal TBP dan konsentrasi kontaminan yang sangat rendah yang beragam menghadirkan tantangan teknik yang signifikan, yang membutuhkan sistem yang dikontrol secara presisi.

Para peneliti di Laboratorium Pengembangan Pemrosesan Ulang dari Pusat Penelitian Atom Indira Gandhi telah mengembangkan dan memvalidasi sistem pemurnian pelarut skala pilot berdasarkan distilasi vakum. Solusi terintegrasi ini menggabungkan beberapa unit pemisahan cair-gas menjadi proses regenerasi yang komprehensif:

• Kolom Dehidrasi: Awalnya menghilangkan kadar air yang dapat memengaruhi efisiensi ekstraksi dan menyebabkan korosi peralatan melalui prinsip distilasi.
• Evaporator Film Tipis yang Diaduk: Menciptakan film tipis yang dipanaskan untuk penguapan pelarut yang cepat sambil mencegah dekomposisi termal, dengan uap diarahkan ke kolom distilasi vakum.
• Kolom Distilasi Vakum: Inti sistem, tempat beberapa kontak uap-cair di bawah vakum memisahkan TBP murni (dikumpulkan di bagian atas) dari produk degradasi (tertahan di bagian dasar).

Pengujian dengan pelarut yang disimulasikan yang terdegradasi mengevaluasi sifat fisik (kepadatan, viskositas) dan kinerja ekstraksi (tingkat pemulihan uranium/plutonium), memberikan data penting untuk optimalisasi proses.

• Operasi vakum mengurangi titik didih untuk menjaga integritas TBP
• Pemisahan multi-tahap terintegrasi untuk pemurnian komprehensif
• Kontrol presisi parameter suhu, tekanan, dan aliran

Terobosan ini menawarkan fasilitas nuklir metode yang efektif untuk memperpanjang umur pelarut, mengurangi biaya, meminimalkan limbah, dan meningkatkan keselamatan operasional. Teknologi ini juga menunjukkan potensi untuk adaptasi dalam industri kimia dan farmasi untuk aplikasi pemulihan pelarut.

• Optimalisasi lebih lanjut dari parameter operasi
• Pengembangan bahan pemisahan canggih
• Implementasi sistem kontrol otomatis

Karena teknologi distilasi vakum terus berkembang, ia berjanji untuk merevitalisasi "pembersih" molekuler ini, mendukung operasi pemrosesan ulang bahan bakar nuklir yang lebih berkelanjutan di seluruh dunia.