一種Purex流程中的鈾、钚分離工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于乏燃料后處理【技術(shù)領(lǐng)域】，公開了一種Purex流程中的鈾、钚分離工藝。該工藝是在1B槽中利用還原劑1BX和補(bǔ)萃劑1BS將1BF料液中的Pu(Ⅳ)還原成Pu(Ⅲ)，使钚進(jìn)入水相而鈾保留在有機(jī)相，實(shí)現(xiàn)鈾、钚的分離。所用的還原劑1BX的組成為：0.1～0.2mol/L的N-羥基-1-肼碳酰胺、0.35～0.5mol/L的NO3-及0.35～0.5mol/L的H+，補(bǔ)萃劑1BS為含有0.6～1mol/LHNO3的30%TBP-煤油。該工藝具有無需加入支持還原劑、钚收率高、鈾钚分離效果好、工藝安全系數(shù)高的特點(diǎn)。
【專利說明】—種Purex流程中的鈾、?不分離工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于乏燃料后處理【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種Purex流程中的鈾钚分離工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]鈾钚的分離是Purex流程的重要部分，其主要任務(wù)是將經(jīng)共去污循環(huán)凈化和锝洗工藝去锝后的含鈾和钚的有機(jī)相料液，用還原劑將Pu (IV )還原到極難被萃取的Pu (III)，使钚進(jìn)入水相而鈾保留在有機(jī)相，實(shí)現(xiàn)鈾钚的分離。由于有機(jī)化學(xué)試劑具有反應(yīng)速度快、選擇性好、不引入鹽分、易破壞等特性，在鈾、钚分離應(yīng)用中進(jìn)行了大量的研究。其中Ν，Ν—二甲基羥胺、N, N—乙基羥乙基羥胺、羥基脲、乙異羥肟酸等都可在鈾、钚分離中用作還原劑，并取得了良好的效果。但是，由于Purex流程中物料通常為硝酸體系，HNO3輻解產(chǎn)生的HNO2會(huì)影響共去污分離循環(huán)中U/Pu分離系數(shù)及Pu純化循環(huán)中U/Pu分離系數(shù)、Pu凈化系數(shù)和Pu收率，因此工藝中使用上述還原劑時(shí)需要加入支持還原劑以清除亞硝酸。N2H4、CH3N2H3、(CH3) 2N2H2等都是具有良好應(yīng)用前景的支持還原劑，其中N2H4在工業(yè)中已得到廣泛應(yīng)用。但由于N2H4與HNO2反應(yīng)產(chǎn)生的疊氮酸可能會(huì)引起爆炸，因此N2H4的使用受到限制，從而限制了 Purex流程的工藝改進(jìn)。因此，急需一種不用加入支持還原劑、鈾钚分離過程簡(jiǎn)單且分離效果好的鈾钚分離工藝。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003](一)發(fā)明目的
[0004]根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，本發(fā)明提供了一種無需加入支持還原劑、钚收率高、鈾钚分離效果好、工藝安全系數(shù)高的鈾钚分離工藝。
[0005](二)技術(shù)方案
[0006]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0007]一種Purex流程中的鈾、钚分離工藝，該工藝是在IB槽中利用還原劑IBX和補(bǔ)萃劑IBS將IBF料液中的Pu (IV)還原成PuUII )，使钚進(jìn)入水相而鈾保留在有機(jī)相，實(shí)現(xiàn)鈾、钚的分離，關(guān)鍵在于，所用的還原劑IBX的組成為:0.1~0.2mol/L的N-羥基-1-肼碳酰胺、0.35~0.5mol/L的NOf及0.35~0.5mol/L的H+，補(bǔ)萃劑IBS為含有0.6~Imol/LHNO3 的 30%TBP-煤油。
[0008]優(yōu)選地，IBF:1BX的流比為1~6，IBF:1BS的流比為I~6。
[0009]優(yōu)選地，IB槽中反萃級(jí)數(shù)≥6級(jí)，補(bǔ)萃級(jí)數(shù)≥4級(jí)。
[0010]優(yōu)選地，IB槽的溫度控制為25~40°C。
[0011]優(yōu)選地，還原劑IBX的組成為:0.lmol/L的N-羥基-1-肼碳酰胺、0.4mol/L的N03_及0.4mol/L的H+，補(bǔ)萃劑IBS為含有0.6mol/LHN03的30%TBP_煤油。(三)有益效果
[0012]采用本發(fā)明提供的鈾钚分離工藝，該工藝具有以下有益效果:
[0013]1)首次實(shí)現(xiàn)了鈾钚分離工藝中“還原劑一支持還原劑一絡(luò)合劑”三種試劑簡(jiǎn)化為一種試劑，大幅簡(jiǎn)化了放射性鈾钚分離工藝流程；降低了工藝流程控制難度，降低了運(yùn)行成本；因?yàn)镹-羥基-1-肼碳酰胺可以很快地和料液中產(chǎn)生的亞硝酸發(fā)生反應(yīng)，從而起到支持還原劑的作用。至于絡(luò)合劑功能，主要是其分子結(jié)構(gòu)中含多個(gè)有孤對(duì)電子的原子(包括羰基的氧和氨基的氮)，可以對(duì)包括钚、鈾在內(nèi)的核素進(jìn)行絡(luò)合，形成金屬螯合的結(jié)構(gòu)。
[0014]2)避免了 Tc對(duì)鈾钚分離過程的干擾，簡(jiǎn)化了整個(gè)核燃料后處理工藝流程。后處理流程中，料液中的Tc可以與許多還原劑比如肼等發(fā)生反應(yīng)，破壞了還原劑的還原性能，故需要先將Tc除去。而N-羥基-1-肼碳酰胺則不與料液中Tc發(fā)生反應(yīng)，因此采用此還原劑可避免去除Tc的工藝。
[0015]3)取得了優(yōu)異的鈾钚分離效果:鈾中除钚分離系數(shù)SFPU/U>104，钚中除鈾分離系數(shù)SiWio4 ；
[0016]4) N-羥基-1-肼碳酰胺氧化后氣體產(chǎn)物主要為N2、CO2, H2和甲酸，對(duì)后續(xù)工藝無影響；
[0017]5)極大地降低了后續(xù)工藝Pu價(jià)態(tài)調(diào)節(jié)難度，避免了含Pu放射性硝酸溶液爆沸，大幅提高了整個(gè)工藝安全系數(shù)；
[0018]N-羥基-1-肼碳酰胺作為支持還原劑，與亞硝酸反應(yīng)很快，因此，加入無需過量很多的亞硝酸鈉或者氮氧化物即可將還原劑破壞，還原劑破壞之后，酸度調(diào)到工藝需要的點(diǎn)，钚的價(jià)態(tài)自然就能滿足進(jìn)料要求，相較于要過量較多亞硝酸鈉才能調(diào)節(jié)到位的羥胺體系，難度較小。另外，本還原劑的反應(yīng)速率很快，不會(huì)產(chǎn)生反應(yīng)的突躍，因此也能避免料液的爆沸。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步闡述。
[0020]實(shí)施例1`
[0021]一種Purex流程中的鈾、钚分離工藝，該工藝是在IB槽中利用還原劑IBX和補(bǔ)萃劑IBS將IBF料液中的Pu (IV )還原成Pu (III),使钚進(jìn)入水相而鈾保留在有機(jī)相，實(shí)現(xiàn)鈾、钚的分離，所用的還原劑IBX的組成為:0.lmol/L的N-羥基-1-肼碳酰胺、0.35mol/L的NO3-及 0.35mol/L 的 H+，補(bǔ)萃劑 IBS 為含有 0.6mol/LHN03 的 30%TBP-煤油，其中 IBF:1BX 的流比為I, IBFiIBS的流比為1，IB槽的溫度為25。。。
[0022]實(shí)施例2
[0023]與實(shí)施例1所用的方法和設(shè)備相同，不同的是所用的還原劑IBX的組成為:
0.15mol/L的N-羥基-1-肼碳酰胺、0.4mol/L的NO3—及0.4mol/L的H+，補(bǔ)萃劑IBS為含有ImoVLHNO3的30%TBP_煤油，其中1BF:1BX的流比為3，IBF:1BS的流比為4，IB槽的溫度為30。。。
[0024]實(shí)施例3
[0025]與實(shí)施例1所用的方法和設(shè)備相同，不同的是所用的還原劑IBX的組成為:
0.2mol/L的N-羥基-1-肼碳酰胺、0.5mol/L的NO3-及0.5mol/L的H+，補(bǔ)萃劑IBS為含有l(wèi)mol/LHN03的30%TBP_煤油，其中1BF:1BX的流比為6，IBF:1BS的流比為6，IB槽的溫度為40。。。
【權(quán)利要求】
1.一種Purex流程中的鈾、钚分離工藝，該工藝是在IB槽中利用還原劑IBX和補(bǔ)萃劑IBS將IBF料液中的Pu (IV )還原成Pu (III),使钚進(jìn)入水相而鈾保留在有機(jī)相，實(shí)現(xiàn)鈾、钚的分離，其特征在于，所用的還原劑IBX的組成為:0.1~0.2mol/L的N-羥基-1-肼碳酰胺、0.35 ~0.5mol/L 的 NOf 及 0.35 ~0.5mol/L 的 H+，補(bǔ)萃劑 IBS 為含有 0.6 ~lmol/LHNO3 的 30%TBP-煤油。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種Purex流程中的鈾、钚分離工藝，其特征在于，所述的IBF:1BX的流比為1~6，IBF:1BS的流比為I~6。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種Purex流程中的鈾、钚分離工藝，其特征在于，所述的IB槽中反萃級(jí)數(shù)> 6級(jí)，補(bǔ)萃級(jí)數(shù)> 4級(jí)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種Purex流程中的鈾、钚分離工藝，其特征在于，所述的IB槽的溫度控制為25~40°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種Purex流程中的鈾、钚分離工藝，其特征在于，所述的還原劑IBX的組成為:0.lmol/L的N-羥基-1-肼碳酰胺、0.4mol/L的N03_及0.4mol/L的H+，補(bǔ)萃劑IBS為含有0.6mol/LHN03的30%TBP_煤油。
【文檔編號(hào)】C22B60/02GK103820656SQ201410041234
【公開日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2014年1月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月28日
【發(fā)明者】肖松濤, 劉協(xié)春, 羅方祥, 楊賀, 蘭天, 孟照凱 申請(qǐng)人:中國(guó)原子能科學(xué)研究院