A destilação a vácuo melhora a eficiência da reciclagem de solventes de combustível nuclear

No reprocessamento do combustível nuclear, os solventes funcionam como incansáveis "limpadores", trabalhando dia após dia para extrair urânio e plutônio valiosos do combustível usado.Estes cavalos de trabalho moleculares degradam-se gradualmente sob exposição prolongada a radiações intensas e produtos químicos corrosivos, perdendo eficiência e potencialmente gerando subprodutos nocivos que comprometem a segurança e a eficácia do processamento.

A solução reside na tecnologia de regeneração de solventes. Nas instalações de reprocessamento nuclear, o sistema de solventes de fosfato tributílico de hidrocarbonetos desempenha um papel fundamental.Interações entre o ácido nítrico, ácido nitroso e hidrocarbonetos sob radiação produzem vários produtos de degradação que prejudicam o desempenho da extracção e a estabilidade do processo.O desenvolvimento de métodos de regeneração eficientes para remover estes contaminantes tornou-se essencial para manter a fiabilidade operacional.

Enquanto métodos tradicionais como lavagem química e adsorção têm limitações na eficiência e geração de resíduos, a destilação a vácuo surgiu como uma técnica de separação física promissora.Esta abordagem oferece simplicidade operacional, elevada eficiência de separação e benefícios ambientais, evitando resíduos secundários.

A tecnologia aproveita as diferenças nos pontos de ebulição sob pressão reduzida, permitindo a separação a temperaturas mais baixas que impedem a decomposição do TBP, removendo efetivamente as impurezas.A instabilidade térmica do TBP e as concentrações extremamente baixas de diversos contaminantes apresentam importantes desafios de engenharia, exigindo sistemas controlados com precisão.

Os investigadores do Laboratório de Desenvolvimento de Reprocessamento do Centro de Investigação Atómica Indira Gandhi desenvolveram e validaram um sistema de purificação de solventes em escala piloto baseado na destilação a vácuo.Esta solução integrada combina múltiplas unidades de separação líquido-gás num processo de regeneração abrangente:

• Coluna de desidratação:Inicialmente, elimina o teor de água que pode afetar a eficiência da extracção e causar corrosão do equipamento através dos princípios de destilação.
• Evaporador de película fina agitado:Cria um filme fino aquecido para evaporação rápida do solvente, evitando a decomposição térmica, com vapor dirigido para a coluna de destilação a vácuo.
• Coluna de destilação a vácuo:Núcleo do sistema, onde vários contatos vapor-líquido sob vácuo separam o TBP puro (recolhido no topo) dos produtos de degradação (mantidos na base).

Ensaios com solventes degradados simulados, avaliadas as propriedades físicas (densidade, viscosidade) e o desempenho de extracção (taxas de recuperação de urânio/plutônio),fornecimento de dados críticos para a otimização de processos.

• A operação a vácuo reduz os pontos de ebulição para preservar a integridade do TBP
• Separação integrada em vários estágios para purificação global
• Controle de precisão dos parâmetros de temperatura, pressão e caudal

Esta descoberta oferece às instalações nucleares um método eficaz para prolongar a vida útil dos solventes, reduzir custos, minimizar resíduos e melhorar a segurança operacional.A tecnologia mostra também potencial de adaptação nas indústrias química e farmacêutica para aplicações de recuperação de solventes.

• Otimizar ainda mais os parâmetros de funcionamento
• Desenvolvimento de materiais avançados de separação
• Implementação de sistemas de controlo automatizados

À medida que a tecnologia de destilação a vácuo continua a evoluir, promete revitalizar esses "limpadores" moleculares, apoiando operações de reprocessamento de combustível nuclear mais sustentáveis em todo o mundo.