專利名稱:改進(jìn)的钚雷克斯法及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及已知命名為钚雷克斯(PUREX)法的用于廢核燃料的后處理方法的改進(jìn)。
具體而言，根據(jù)本發(fā)明特定的方法使鈾在單一純化循環(huán)中從其它錒系元素(钚、 镎、釷.......)里獲得分離成為可能。
和钚雷克斯方法一樣，此方法可以用于基于氧化鈾、鈾和钚的混合氧化物或鈾和 釷的混合氧化物的廢核燃料的后處理。
背景技術(shù)：
目前所有用于廢核燃料后處理的工業(yè)裝置采用钚雷克斯法(PlutoniumUranium Refining by Extraction)，以便回收這些燃料中存在的鈾和钚。
該方法是通過采用液_液萃取的多個(gè)純化循環(huán)來進(jìn)行的。
第一純化循環(huán)的目的基本上是使鈾和钚相對(duì)于裂變產(chǎn)物的凈化，以及將這兩種元 素分成兩股分離流。
作為廢核燃料后處理的現(xiàn)代裝置所用的該循環(huán)，如法國C0GEMA、英國Thorp或日 本Rokkasho的UP3和UP2-800裝置，以圖解形式示于
圖1中。
操作從包含鈾和钚的水溶液中的共萃取開始，前者為氧化態(tài)(VI)，后者為氧化態(tài) (IV)，該水溶液由廢核燃料溶于硝酸(溶解液)而獲得。該共萃取通過由萃取劑組成的與 水不混溶的溶劑進(jìn)行，在此情形下適用的是磷酸三正丁酯(以下簡稱為TBP)以30體積％ 的濃度溶于有機(jī)稀釋劑即氫化四聚丙烯(以下簡稱為TPH)中。
此后接下來是采用一種或多種硝酸水溶液的一次或多次溶劑相的洗滌，以完成鈾 和钚相對(duì)于裂變產(chǎn)物的凈化。
這套共萃取和洗滌操作在圖1中標(biāo)記為“萃取-洗滌”方框。
從這些操作得到的水相(萃余液)包含裂變產(chǎn)物(FP)，并將其從循環(huán)中除去，而負(fù) 載鈾(VI)和钚(IV)的溶劑相則送至分離這兩種元素的區(qū)域。
該分離包括
反萃取存在于溶劑相中的大部分钚的操作，其在圖1中標(biāo)記為“钚反萃取”方 框；
完成钚的反萃取的操作，其在圖1中標(biāo)記為“钚隔離”方框。
這兩個(gè)操作通過還原钚(IV)至不易被TBP萃取的氧化態(tài)(III)，使其進(jìn)入硝酸水 溶液而鈾仍留在溶劑相中來進(jìn)行。
钚的還原是借助于硝酸亞鈾和抗亞硝酸劑(anti-nitrous agent)(或文獻(xiàn)中的 “亞硝酸清除劑”)進(jìn)行的，抗亞硝酸劑的作用是分解硝酸以穩(wěn)定硝酸亞鈾和钚(III)。在此 事例中適用的抗亞硝酸劑是硝酸餅(NH)，即所稱的胼。
用新鮮溶劑洗滌分離得到的水相，目的是從該水相萃取在其反萃取期間伴隨钚的 鈾部分。該洗滌在圖1中標(biāo)記為“鈾洗滌”方框。[0018]就此部分而言，將分離得到的溶劑相送至通過采用低酸度的硝酸水溶液反萃取鈾 (VI)的區(qū)域。該反萃取在圖1中標(biāo)記為“鈾反萃取”方框。
在圖1所示的第一純化循環(huán)中，存在于溶解液中的镎主要以镎(VI)的形式與鈾和 钚同時(shí)被萃取。在钚的還原反萃取過程中，镎(VI)被硝酸亞鈾還原成镎(IV)，雖然比氧化 態(tài)(VI)的可萃取性小，但此價(jià)態(tài)仍是可由TBP萃取的。
具體而言，如Germain等人在J. Inorg. Chem.，1970，第32卷245-253頁報(bào)道和 在圖2中所舉例說明的，其描述了镎(IV)的分配系數(shù)在硝酸水溶液相和由TBP以30體 積％濃度溶于TPH中組成的溶劑相之間的變化，作為溶劑相鈾(VI)含量的函數(shù)和對(duì)于在 0.5M-3.5M范圍內(nèi)的硝酸摩爾濃度，镎(IV)的分配系數(shù)隨著水相的酸度增加而增大，并隨 溶劑相中鈾(VI)含量的減少而減小。
因此，考慮到在到其中進(jìn)行了鈾/钚分離的抽提器中占主要趨勢(shì)的流量S/A(代表 溶劑/水溶液)的高比率和溶劑相的低鈾(VI)含量，所以在這些抽提器中镎(IV)隨鈾留 在溶劑相。同樣，S/A流量比X與“鈾洗滌”中酸度的結(jié)合通常會(huì)增加镎(IV)隨鈾留在溶 劑相中的趨勢(shì)。在鈾的反萃取過程中，镎(IV)的分配系數(shù)低于鈾(VI)的分配系數(shù)，因而镎 如同鈾一樣被有效地反萃取。
因此，在钚雷克斯法的第一純化循環(huán)過程中，镎基本上定量地伴隨著鈾。
在上述用于廢核燃料后處理的裝置中，濃縮操作后(在圖1中標(biāo)記為“鈾濃縮”方 框)，為了從镎中分離鈾，對(duì)從鈾反萃取得到的流出物水溶液進(jìn)行稱為“第二鈾循環(huán)”的純化 鈾的循環(huán)。
在產(chǎn)生用于廢核燃料后處理的新裝置的范圍中，希望的是能夠簡化钚雷克斯法， 以便能夠同時(shí)減少這些設(shè)備的投資、運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用，并且由此不會(huì)降低此方法在后處理 收率、質(zhì)量和可靠性方面的表現(xiàn)。
現(xiàn)在的經(jīng)驗(yàn)顯示，在所述后處理前廢燃料已冷卻至少十年情況下，第一純化循環(huán) 后鈾相對(duì)于包括釕的裂變產(chǎn)物的凈化已經(jīng)是充分的。因此，在此情況下，“第二鈾循環(huán)”僅由 于分離鈾與镎的需要就已被證明是合理的。
因此，本發(fā)明人為其自身設(shè)立了改進(jìn)用于廢核燃料后處理的現(xiàn)代化裝置中所采用 的钚雷克斯法的目的，以便能夠在單一的純化循環(huán)中使鈾不僅與钚分離，而且還與镎分離， 以及因此而避免對(duì)已經(jīng)冷卻了十年或更久的待后處理的核燃料進(jìn)行“第二鈾循環(huán)”的需要。
本發(fā)明人還進(jìn)一步為自己設(shè)立了以下目的在無需使用強(qiáng)大的镎螯合劑的情況 下，應(yīng)可以得到鈾與镎的分離，此螯合劑無疑可將镎帶入不同于鈾的水溶液流體中，但螯合 劑自身或經(jīng)由其分解的產(chǎn)物將易于在含水流出液中構(gòu)成不需要的產(chǎn)物，這必然會(huì)導(dǎo)致需要 對(duì)這些流出液進(jìn)行另外的特殊處理的操作。

發(fā)明內(nèi)容
該目的和其它目的通過用于廢核燃料后處理的方法得以實(shí)現(xiàn)，該方法連續(xù)地包 括
a)使通過將所述燃料溶解于硝酸而獲得的硝酸水溶液中存在的鈾、钚和其它錒系 元素與裂變產(chǎn)物分離，該分離包括使用包含至少一種在有機(jī)稀釋劑中的萃取劑的與水不混 溶的溶劑相，從所述水溶液中共萃取鈾(VI)、钚(IV)和其它錒系元素(IV)或(VI)，然后用
5硝酸水溶液洗滌溶劑相；
b)將鈾和钚分成兩股分離流，該分離包括使用含有能夠還原钚(IV)至氧化態(tài) (III)的還原劑的硝酸水溶液，從溶劑相反萃取钚(III)；
c)使用硝酸水溶液從溶劑相反萃取鈾(VI)；
d)濃縮步驟C)中得到的有關(guān)鈾(VI)的硝酸水溶液；
其特征在于將步驟d)中獲得的某些濃縮鈾(VI)水溶液用于在步驟b)中或在步 驟b)和c)之間從溶劑相反萃取以氧化態(tài)(IV)存在于該溶劑相中的一種或多種錒系元素。
因此，根據(jù)本發(fā)明的方法不同于钚雷克斯的第一純化循環(huán)，作為用于廢核燃料后 處理的現(xiàn)代化裝置中采用的方法，其基本在于使用由位于鈾反萃取下游的濃縮操作得到的 某些濃縮鈾(VI)的水溶液流體，以便用該反萃取上游的鈾(VI)濃縮溶劑相，以至其達(dá)到飽 和，并因此而充分降低該溶劑相中以氧化態(tài)(IV)存在的錒系元素的分配系數(shù)，從而促使它 們進(jìn)入水相。
由此，其使得能夠從溶劑相反萃取錒系元素(IV)，并因此在鈾按其順序而被反萃 取前將錒系元素(IV)與鈾(VI)相分離。
通過根據(jù)本發(fā)明的方法，易于反萃取的錒系元素(IV)主要是在鈾/钚分離過程中 從氧化態(tài)(VI)還原到氧化態(tài)(IV)的镎、從溶解燃料而獲得的硝酸水溶液中以氧化態(tài)(IV) 萃取的釷、和/或在分離過程中仍是氧化態(tài)(IV)的很少量的钚。
如上所述，一種或多種錒系元素(IV)從水相的反萃取首先可以在本發(fā)明方法的 步驟b)中進(jìn)行，也就是說在鈾/钚分離過程中進(jìn)行，在此情況下該錒系元素或這些錒系元 素與钚(III)同時(shí)被反萃取，并因而進(jìn)入钚流。
在這種情況下，鈾/钚分離包括在分離的反應(yīng)器中進(jìn)行的兩個(gè)子步驟，即
i)稱為“钚反萃取”的第一子步驟，其包括從溶劑相反萃取大部分钚(III)，以及
ii)稱為“钚隔離”的第二子步驟，其包括完成從溶劑相反萃取钚(III)，所述濃縮 鈾(VI)的水溶液部分優(yōu)選用于在“钚隔離”子步驟中反萃取一種或多種錒系元素(IV)。
為此，向其中進(jìn)行“钚隔離”子步驟和補(bǔ)充硝酸的抽提器中加入能夠還原钚(IV) 至钚(III)的還原劑和抗亞硝酸劑。
在前面和后面所提到的術(shù)語“抽提器”意思是指任何可以用在廢核燃料后處理裝 置中的液_液萃取裝置，例如混合器_沉降器或混合器_沉降器組、脈沖柱或者單級(jí)或多級(jí) 離心抽提器。
一種或多種錒系元素(IV)從溶劑相的反萃取其次可以在本發(fā)明方法的步驟b)和 c)之間進(jìn)行，也就是說在鈾/钚分離和鈾反萃取之間，在此情況下該錒系元素或這些錒系 元素被與钚無關(guān)地反萃取，并形成與钚流和鈾流相分離的第三流體。
在這種情況下，濃縮鈾(VI)水溶液部分被用于特別配置給該反萃取的抽提器中 反萃取錒系元素(IV)。
這里，鈾/钚分離再次包括在分離的反應(yīng)器中進(jìn)行的兩個(gè)子步驟，即
i)稱為“钚反萃取”的第一子步驟，其包括從溶劑相反萃取大部分钚(III)，以及
ii)稱為“钚隔離”的第二子步驟，其包括完成從溶劑相反萃取钚(III)，所述濃縮 鈾(VI)的水溶液部分被引入抽提器中，該抽提器由進(jìn)行“钚隔離”的子步驟ii)的抽提器 提供溶劑相，并在其中補(bǔ)充硝酸。[0048]不管什么樣的抽提器，在其中進(jìn)行的是一種或多種錒系元素(IV)的反萃取，其是 通過該抽提器中存在的溶劑相與在此引入的濃縮鈾(VI)的水溶液部分的混合而得到的， 條件是在能使溶劑相被鈾(VI)濃縮至飽和，以及由此使一種或多種錒系元素(IV)進(jìn)入水 相，然后將此混合物分離成溶劑相和含有經(jīng)反萃取的一種或多種錒系元素(IV)的水相。
根據(jù)本發(fā)明的方法優(yōu)選另外包括以下步驟，該步驟包括將含有反萃取過的一種或 多種錒系元素(IV)(以及任選反萃取的钚(III)，如果這些錒系元素是在鈾/钚分離過程中 被反萃取過)的水相用與水不混溶的溶劑相洗滌一次或多次，該溶劑相包含在有機(jī)稀釋劑 中的鈾(VI)萃取劑，以便回收在它們的反萃取過程中伴隨這些錒系元素的鈾(VI)。
最后，優(yōu)選使用的溶劑相中的萃取劑和有機(jī)稀釋劑與本發(fā)明方法的步驟a)中溶 劑相所采用的一樣。
在此方面，在步驟a)中采用的溶劑相優(yōu)選包含TBP作為萃取劑，而TPH作為有機(jī) 稀釋劑，并且優(yōu)選體積比30/70。
能夠還原钚(IV)到氧化態(tài)(III)的還原劑優(yōu)選硝酸亞鈾，而抗亞硝酸劑則有利地 是硝酸餅。
然而，可以使用其它的萃取劑，例如磷酸三異丁基酯(TiBP)或單酰胺，和/或其它 的有機(jī)稀釋劑，例如正十二烷或煤油，恰如可以使用其它的還原劑，例如硝酸羥銨，和/或 其它的抗亞硝酸劑，例如可溶于所述溶劑相中的抗亞硝酸劑。
根據(jù)本發(fā)明，濃縮鈾(VI)的水溶液部分另外補(bǔ)充一種或多種絡(luò)合錒系元素(IV) 的試劑，雖然這些試劑既不需要較強(qiáng)，也不需要是高含量地存在，并且其破壞可以容易地結(jié) 合到本發(fā)明方法的最優(yōu)化參數(shù)中。
作為這樣的試劑的實(shí)例，可以提及甲酸和酒石酸。
在步驟b)中或步驟b)和C)之間被反萃取的錒系元素(IV)大體上優(yōu)選镎。
根據(jù)本發(fā)明的方法具有許多優(yōu)點(diǎn)。
具體來說，通過液-液萃取的單一純化循環(huán)，可以非常有效地從已冷卻了十年或 更久的這些廢核燃料中存在的其它錒系元素中分離鈾，從而省去钚雷克斯法中現(xiàn)存的“第 二鈾循環(huán)”，這樣做不用從根本上改變現(xiàn)代廢核燃料后處理裝置中所采用的此方法的第一 純化循環(huán)。同樣應(yīng)當(dāng)指出，在錒系元素(IV)的反萃取是在分離過程中進(jìn)行的情況下，本發(fā) 明方法可以被某些現(xiàn)有裝置以相對(duì)較小的改動(dòng)為代價(jià)而采用。
此外，通過將其加入钚流，本發(fā)明方法提供了反萃取尤其是镎(IV)的錒系元素 (IV)的可能，因而使得將钚用于非和平的目的更加困難。
通過閱讀隨后說明書的剩余部分，本發(fā)明方法的其它優(yōu)點(diǎn)和特征將變得明顯，這 里所指的是本發(fā)明方法的兩個(gè)示例性實(shí)施方案。
這些實(shí)施例當(dāng)然僅是對(duì)本發(fā)明主題的舉例說明，其決不構(gòu)成對(duì)所述主題的限制。
附圖簡述
圖1所示為用于廢核燃料后處理的現(xiàn)代化裝置所采用钚雷克斯法的第一純化循 環(huán)的方框圖。
圖2所示為镎(IV)的分配系數(shù)在硝酸水溶液相和由TBP以30體積％濃度溶于 TPH中組成的溶劑相之間的變化，所述分配系數(shù)作為溶劑相鈾含量([U]以g/L計(jì))的函數(shù)， 以及對(duì)于水相中硝酸的不同摩爾濃度(■ _ ■ :0.圖3所示為本發(fā)明方法的第一示范性實(shí)施方案的方框圖。
圖4所示為本發(fā)明方法的第二示范性實(shí)施方案的方框圖。
圖1、3和4中，溶劑流用雙箭頭符號(hào)表示，而水流用單箭頭符號(hào)表示。此外，為了 簡化圖起見，有意未顯示用TPH洗滌水相的操作。
具體實(shí)施方式
首先參考顯示本發(fā)明方法的第一示范性實(shí)施方案的方框圖圖3，其設(shè)計(jì)為允許在 鈾/钚分離期間進(jìn)行镎(IV)的反萃取。
在此實(shí)例中，如同圖1所舉例說明的钚雷克斯法的第一純化循環(huán)，本發(fā)明的方法 包括以下操作
鈾、钚和镎分別以氧化態(tài)(VI)、(IV)和(VI)從溶解液中的共萃取，溶解液采用 TBP以30%的濃度(ν/ν)在TPH中組成的溶劑，接下來用硝酸水溶液洗滌共萃取得到的溶 劑相，以便完成鈾、钚和镎相對(duì)于裂變產(chǎn)物的凈化(“萃取_洗滌”)；
鈾/钚分離，該分離包括
_通過采用含硝酸亞鈾(U(IV))和抗亞硝酸劑硝酸餅的硝酸水溶液，從負(fù)載鈾、钚 和镎的溶劑相反萃取氧化態(tài)(III)的钚(“钚反萃取”)；
-用同樣含有硝酸亞鈾和硝酸餅的硝酸水溶液洗滌钚反萃取得到的溶劑相(“钚 隔離”)；
通過使用由TBP以30%的濃度(ν/ν)在TPH中組成的新鮮溶劑，洗滌來自鈾/ 钚分離而負(fù)載钚(III)的水相(“鈾洗滌”)；
通過使用硝酸水溶液，反萃取來自鈾/钚分離的溶劑相的鈾(VI)( “鈾反萃 取”)；以及
濃縮來自鈾反萃取并負(fù)載鈾(VI)的水相(“鈾濃縮”)。
在圖1所示的钚雷克斯法第一純化循環(huán)中，起初以氧化態(tài)(VI)萃取的镎在鈾/钚 分離過程中被硝酸亞鈾還原到氧化態(tài)(IV)。
但是，圖1所示的钚雷克斯法第一純化循環(huán)中所有濃縮鈾(VI)的水溶液被送至第 二鈾純化循環(huán)，其目的是從均存在于該溶液中的镎(IV)中分離鈾(VI)，不同的是，在圖3所 示的本發(fā)明方法的示范性實(shí)施方案中，部分濃縮鈾(VI)的水溶液回流到進(jìn)行“钚隔離”的 抽提器中。
因此，用于“钚隔離”的硝酸水溶液由該濃縮鈾(VI)的回流物組成，所述回流液中 補(bǔ)充了優(yōu)選摩爾濃度至多為2，或更好至多為1的硝酸，以及硝酸亞鈾、硝酸餅和任選的镎 (IV)螯合劑如甲酸的。
由此獲得的硝酸水溶液與所述溶劑相的密切混合的作用是用鈾(VI)使后者濃縮 以致飽和，并且該濃縮與在抽提器中占主導(dǎo)的低酸度的組合導(dǎo)致镎(IV)進(jìn)入水相。
在圖3所示的钚雷克斯法第一純化循環(huán)中，在相關(guān)的情況下包含镎(IV)和钚 (III)的“钚隔離”的流出水相被送至進(jìn)行“钚反萃取”的抽提器，并在此變?yōu)樨?fù)載钚(III)， 然后被送至進(jìn)行“鈾洗滌”的抽提器，并在此用新鮮溶劑洗滌，以便回收在其反萃取過程中
8容易伴隨镎(IV)和钚(III)的鈾(VI)。
“钚隔離”的流出溶劑相這部分被送至進(jìn)行“鈾反萃取”以及鈾(VI)反萃取的抽提 器，如圖1所示钚雷克斯法第一純化循環(huán)中常規(guī)的做法一樣。
現(xiàn)參考顯示本發(fā)明方法的第二示范性實(shí)施方案的方框圖圖4，其按順序設(shè)計(jì)為在 鈾/钚分離和鈾反萃取之間對(duì)镎(IV)和可能殘留在溶劑相中的痕量钚(IV)進(jìn)行反萃取。
在該實(shí)例中，同樣包括屬于圖1所示的钚雷克斯法的“萃取_洗滌”、“钚反萃取”、 “钚隔離”、“鈾洗滌”、“鈾反萃取”和“鈾濃縮”操作，部分濃縮鈾(VI)水溶液回流至特別配 置給镎(IV)反萃取的抽提器-圖4中標(biāo)記為“镎反萃取”方框_其被放置在進(jìn)行“钚隔離” 的抽提器和進(jìn)行“鈾反萃取”的抽提器之間。
因此，配置給“镎反萃取”的抽提器因此由“钚隔離”的抽提器提供溶劑相，該溶劑 相包含鈾(VI)、镎(IV)和可能痕量的钚(IV)，并且由濃縮鈾(VI)的回流液提供水相，該水 相添加了優(yōu)選摩爾濃度至多為2，或更好至多為1的硝酸，以及任選镎(IV)的螯合劑如甲酸。
如前所述，由此獲得的硝酸水溶液與所述溶劑相密切混合的作用是用鈾(VI)使 后者濃縮以便其接近飽和，該濃縮與在抽提器中占主導(dǎo)的低酸度的結(jié)合導(dǎo)致镎(IV)和可 能痕量的钚(IV)進(jìn)入水相。
此時(shí)在相關(guān)情況下包含镎(IV)和適當(dāng)?shù)念?IV)的“镎反萃取”流出水相被送至抽 提器，其中用同樣由TBP以30%的濃度(ν/ν)在TPH中組成的新鮮溶劑洗滌，以便回收在其 反萃取過程中容易伴隨镎(IV)的鈾(VI)-該洗滌在圖4中標(biāo)記為第二“鈾洗滌”方框-而 “镎反萃取”的流出溶劑相則被送至進(jìn)行反萃取鈾(VI)的“鈾反萃取”抽提器，如圖1所示
钚雷克斯法第一純化循環(huán)中常規(guī)的做法一樣。
不考慮本發(fā)明方法的實(shí)施方案，本發(fā)明人認(rèn)為調(diào)整反萃取镎(IV)的抽提器的各 種操作參數(shù)是需要的和可能的，具體而言就是溶劑相和濃縮鈾(VI)水溶液的進(jìn)料流速，以 便使該抽提器中溶劑相的鈾(VI)含量變?yōu)閮?yōu)選約90-105g/L、鈾(VI)飽和時(shí)達(dá)到114g/L 的數(shù)值。
借助于PAREX 軟件(由 COMMISSARIAT A L，ENERGIE ATOMIQUE 公司開發(fā))，這些 參數(shù)可以容易地確定和優(yōu)化，所述參數(shù)包括鈾(VI)和镎(IV)的分配系數(shù)。
通過實(shí)例，借助于該軟件進(jìn)行如圖4所示本發(fā)明方法第二示范性實(shí)施方案的模 擬。在該模擬中，對(duì)于氧化度(IV)不考慮使用任何特殊的螯合劑。
該模擬的輸入數(shù)據(jù)如下
離開“钚隔離”的溶劑相流
流速1746L/h
U(VI) 75. 5g/L
HNO3 0. 017mol/L
Np (IV) 38mg/L
進(jìn)入“镎反萃取”抽提器的水相流(圖4中所示的“ΗΝ03” )
流速70L/h
U(VI) Og/L
HNO3 0. lmol/L[0101]Np (IV) Omg/L[0102]進(jìn)入“镎反萃取”抽提器和來自“鈾濃縮”的水相流[0103]流速200L/h[0104]U(VI)400g/L[0105]HNO3 0.5mol/L[0106]Np (IV) < lmg/L[0107]進(jìn)入與‘‘镎反萃取”抽提器相鄰的“鈾洗滌”抽提器的溶劑相流(圖4中所示的“溶劑”)[0108]流速254L/h[0109]TBP為30%濃度[0110]HNO3 Omo1/L[0111]對(duì)于這些數(shù)據(jù)，并且通過選擇2級(jí)分離組(在溶劑相流動(dòng)的方向)，得到了具有以下組成的溶劑相和水相[0112]離開“镎反萃取”抽提器的溶劑相[0113]流速2026L/h[0114]U(VI)105g/L[0115]HNO3 3. 5Xl(T3mol/L[0116]Np (IV)0. 18mg/L[0117]離開與‘"镎反萃取”抽提器相鄰的“鈾洗滌”抽提器的水相[0118]流速247L/h[0119]U(VI)5mg/L[0120]HNO3 0. 5mol/L[0121]Np (IV)267mg/L[0122]因此，鈾相對(duì)于镎的凈化因子是180，實(shí)現(xiàn)了期望的凈化目的。
權(quán)利要求
一種用于后處理廢核燃料的方法，其連續(xù)地包括a)使通過將所述燃料溶解于硝酸而獲得的第一硝酸水溶液中存在的鈾、钚和其它錒系元素與裂變產(chǎn)物分離，該分離包括使用包含至少一種在有機(jī)稀釋劑中的萃取劑的與水不混溶的溶劑相，從所述第一硝酸水溶液中共萃取鈾(VI)、钚(IV)和其它錒系元素(IV)或(VI)，然后用第二硝酸水溶液洗滌所述溶劑相；b)將鈾和钚分成兩股分離流，該分離包括使用含有能夠還原钚(IV)至氧化態(tài)(III)的還原劑的第三硝酸水溶液，從步驟a)得到的所述溶劑相反萃取钚(III)；c)使用第四硝酸水溶液從步驟b)得到的所述溶劑相反萃取鈾(VI)；d)濃縮步驟c)中得到的有關(guān)鈾(VI)的硝酸水溶液；其特征在于將步驟d)中獲得的某些經(jīng)濃縮的鈾(VI)的硝酸水溶液用于在步驟b)中反萃取以氧化態(tài)(IV)存在于由步驟a)得到溶劑相中的一種或多種錒系元素，或者或在步驟b)和c)之間反萃取以氧化態(tài)(IV)存在于由步驟b)得到的溶劑相中的一種或多種錒系元素。
2.權(quán)利要求
1的方法，其特征在于所述一種或多種錒系元素(IV)是镎(IV)、釷(IV) 和/或钚(IV)。
3.權(quán)利要求
1的方法，其特征在于步驟b)包括在分離的反應(yīng)器中進(jìn)行的兩個(gè)子步 驟，即i)第一子步驟，其包括從由步驟a)得到的所述溶劑相反萃取大部分钚(III)，以及 )第二子步驟，其包括完成從由步驟a)得到的所述溶劑相反萃取钚(III)，并且特征 在于所述經(jīng)濃縮的鈾(VI)的硝酸水溶液部分用于在子步驟ii)中反萃取錒系元素(IV)。
4.權(quán)利要求
3的方法，其特征在于所述經(jīng)濃縮的鈾(VI)的硝酸水溶液部分被引入進(jìn) 行子步驟ii)的反應(yīng)器中，并在其中補(bǔ)充硝酸、能夠還原钚(IV)至钚(III)的還原劑和抗 亞硝酸劑。
5.權(quán)利要求
1的方法，其特征在于所述經(jīng)濃縮的鈾(VI)的硝酸水溶液部分用于在為 此反萃取特別配置的抽提器中反萃取錒系元素(IV)。
6.權(quán)利要求
5的方法，其特征在于步驟b)包括在分離的反應(yīng)器中進(jìn)行的兩個(gè)子步 驟，即i)第一子步驟，其包括從由步驟a)得到的所述溶劑相反萃取大部分的钚(III)，以及ii)第二子步驟，其包括完成從由步驟a)得到的所述溶劑相反萃取钚(III)，所述經(jīng)濃縮的鈾(VI)的硝酸水溶液部分被引入抽提器中，該抽提器由進(jìn)行子步驟ii) 的抽提器提供溶劑相，并在其中補(bǔ)充了硝酸。
7.權(quán)利要求
1的方法，其特征在于混合由步驟a)或步驟b)得到的溶劑相和所述經(jīng)濃 縮的鈾(VI)的硝酸溶液部分，然后分離該混合物，成為溶劑相和含反萃取過的一種或多種 錒系元素(IV)的硝酸水相，由此完成一種或多種錒系元素(IV)從由步驟a)或步驟b)得 到的所述溶劑相的反萃取。
8.權(quán)利要求
7的方法，其特征在于它另外包含以下步驟將所述含有反萃取過的一種 或多種錒系元素(IV)的硝酸水相用另外的與水不混溶的溶劑相洗滌一次或多次，該與水不混溶的溶劑相包含在有機(jī)稀釋劑中的鈾(VI)萃取劑。
9.權(quán)利要求
8的方法，其特征在于所述另外的與水不混溶的溶劑相中的鈾(VI)萃取 劑和有機(jī)稀釋劑與步驟a)中使用的溶劑相中的相同。
10.前述權(quán)利要求
之一的方法，其特征在于步驟a)中使用的溶劑相包含磷酸三正丁 酯作為萃取劑。
11.前述權(quán)利要求
之一的方法，其特征在于步驟a)中使用的溶劑相包含氫化四聚丙 烯作為有機(jī)稀釋劑。
12.前述權(quán)利要求
之一的方法，其特征在于所述能夠還原钚(IV)至钚(III)的還原 劑是硝酸亞鈾。
13.權(quán)利要求
4或6的方法，其特征在于所述經(jīng)濃縮的鈾(VI)的硝酸水溶液部分另 外補(bǔ)充了一種或多種絡(luò)合錒系元素(IV)的試劑。
14.前述權(quán)利要求
之一的方法，其特征在于在步驟b)中或步驟b)和c)之間主要被 反萃取的錒系元素(IV)是镎。
15.權(quán)利要求
1-14之一的方法用于后處理基于氧化鈾、鈾和钚的混合氧化物或鈾和釷 的混合氧化物的廢核燃料的用途。
專利摘要
本發(fā)明涉及構(gòu)成對(duì)钚雷克斯法改進(jìn)的方法，該方法可以使鈾在單一純化循環(huán)中與其它錒系元素(钚、镎、釷、.......)得到分離。本方法連續(xù)地包括a)通過采用溶劑相以及洗滌所述溶劑相，對(duì)鈾(VI)、钚(IV)和其它錒系元素(IV)或(VI)與硝酸水溶液進(jìn)行共萃?。籦)通過使用硝酸水溶液，從溶劑相反萃取氧化態(tài)(III)的钚；c)通過使用硝酸水溶液，從溶劑相反萃取氧化態(tài)(VI)的鈾；d)濃縮步驟c)得到的有關(guān)鈾(VI)的硝酸水溶液；其特征在于，將步驟d)中獲得的某些濃縮鈾(VI)水溶液用于在步驟b)中或在步驟b)和c)之間從溶劑相反萃取一種或多種錒系元素(IV)。應(yīng)用基于UO2、(U，Pu)O2或(U，Th)O2混合氧化物廢核燃料的后處理。
文檔編號(hào)G21C19/46GKCN101088129 B發(fā)布類型授權(quán) 專利申請(qǐng)?zhí)朇N 200580044169
公開日2011年3月2日 申請(qǐng)日期2005年12月27日
發(fā)明者J·莫林 申請(qǐng)人:通用核材料公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan專利引用 (3),