PUREX-Prozess

Der PUREX-Prozess ist ein physikalisch-chemisches Verfahren, das bei der Wiederaufarbeitung abgebrannter Brennelemente zur Trennung der darin enthaltenen Spaltstoffe Uran und Plutonium von den nicht mehr verwendbaren radioaktiven Abfallstoffen eingesetzt wird. Die Abkürzung PUREX steht für „Plutonium-Uranium Recovery by Extraction“.

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Im Prinzip ist das PUREX-Verfahren eine Form der Extraktion (genauer der Lösungsmittelgegenstromextraktion), bei der eine wässrige Phase (Brennstofflösung) und eine organische Phase (Extraktionsmittel) in engen Kontakt gebracht werden und sich anschließend wieder voneinander absetzen. Als Extraktionsmittel dient ein Phosphorsäureester (Tri-n-butyl-phosphat, Kurzbezeichnung: TBP), der mit 70 % Kerosin verdünnt ist. Daher wird das Extraktionsmittel auch kurz TBP-30 genannt.

Bei der Wiederaufarbeitung werden die Brennstäbe zerschnitten und der Brennstoff mit allen Bestandteilen in heißer Salpetersäure aufgelöst. Das TBP-30 löst anschließend unter Komplexbildung selektiv die Nitrate des Uran und Plutonium aus der salpetersauren Brennstofflösung heraus, während die Nitrate der Spaltprodukte in der wässrigen Phase zurückbleiben. Um möglichst hohe Extraktionsraten zu erreichen, müssen die im Gegenstrom zueinander geführten Flüssigkeiten gut miteinander vermengt werden. Anschließend setzen sich TBP und die wässrige Phase wieder selbsttätig voneinander ab, so dass die mit Uran und Plutonium beladene organische Phase und die wässrige Phase, in der sich die Nitrate der Spaltprodukte befinden, leicht voneinander getrennt werden können.

Da der Trenneffekt eines einzigen Extraktionsschrittes nicht ausreicht, um die erforderlichen Reinheitsgrade zu erzielen, wird dieser Vorgang wiederholt in Mischapparaten durchgeführt, die hintereinander angeordnet sind. Als Mischapparate kommen Pulskolonnen oder Mischabsetzer zum Einsatz.

Literatur

• Informationskreis KernEnergie: Kernenergie Basiswissen, April 2003, ISBN 3-926956-44-5
• Friedrich-Karl Pickert/Hans-Jürgen Zech: Brennstoffkreislauf, Deutsches Atomforum, 1981, ISBN 3-922798-03-4 (formal falsche ISBN)