[发明专利]一种后处理萃取分离流程中提高洗锝效果的方法

说明书

技术领域

本发明涉及核燃料后处理技术领域，特别涉及一种后处理萃取分离流程中提高洗锝效果的方法。

背景技术

乏燃料中的锝由²³⁵U和²³⁹Pu发生的裂变反应生成，其中²³⁵U热中子裂变生成⁹⁹Tc的产额为6.16％。在动力堆燃料中，²³⁵U富集度为3.2％，燃耗为33000MWd/tU时，每吨乏燃料中含有约850g的锝。随着燃料元件的燃耗加深、燃料中的²³⁵U加浓度的提高，锝产量也随之提高。因此，锝在乏燃料中是大量存在的元素，其在乏燃料后处理工艺中的行为和影响不容忽视。

在乏燃料后处理Purex流程铀钚共去污工艺段(1A)中，锝和铀、锆、钚的共萃取行为使其以较高的分配系数与铀钚一起被萃到有机相中(1AP)。若在铀钚分离时采用U(IV)-N₂H₄分别作还原剂和支持还原剂，由于锝能催化HNO₃使之氧化N₂H₄，破坏系统中的还原气氛。如此，锝可同还原剂U(IV)起反应，降低了铀、钚分离的效率，严重时有可能破坏铀和钚的有效分离。目前随着反应堆中燃料燃耗的提高，料液中锝的含量增多，这样它对铀钚分离的干扰破坏作用也增大。因此，萃取了铀、钚、锝的有机相在进入铀钚分离工艺段(1B)之前洗除锝是非常重要的。锝的分配系数是随水相硝酸浓度提高而下降，因此采用高浓度硝酸可以将锝洗涤下来。洗锝工艺使用是Purex流程回收复用的高浓度硝酸，其中含氚，为避免氚进入后续工艺，需采用新鲜的低浓度硝酸溶液洗除氚，基于以上原因，锝洗工艺实际采用的是双酸洗涤流程，两股液流TcSS1(高酸进料)和TcSS2(低酸进料)分别从多级混合澄清槽的不同进料点进入洗锝工艺段(TcS)表示，如图1所示。

法国UP3、UP2-800和日本的六个所后处理厂洗锝工艺TcSS₁选择10mol/L含氚的HNO₃溶液，TcSS₂选择1.5mol/L新鲜的HNO₃溶液，其流量条件为商业机密，目前尚未见文献报道。

由于影响洗锝工艺段(TcS)的因素众多，如洗涤级数、洗涤硝酸浓度、洗涤硝酸相对于1AP(即TcSF)的流比等，改变以上的任何一个工艺参数都会对TcS工艺段的洗锝效果产生影响，因此，要优化如此多的参数变量来获得优化的洗锝效果难度很大。

发明内容

本发明克服了乏燃料后处理中试厂洗锝工艺对锝去污系数不高的缺点，提供了一种大幅度提高了除锝效果的后处理萃取分离流程中洗锝的方法。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种后处理萃取分离流程中提高洗锝效果的方法，是1AP采用酸洗涤工艺，关键在于，提高洗涤硝酸的总用量，硝酸的总用量为1AP中铀含量的3.4倍(摩尔比)至8倍(摩尔比)之间。

本发明还可以：

硝酸采用两股进料，其中TcSS1硝酸浓度为9mol/L，由第4级进入，TcSS2硝酸浓度为2mol/L，由第8级进入，流比条件为1AP∶TcSS1∶TcSS2＝1∶0.10～0.20∶0.20～0.245。

所述的流比条件为1AP∶TcSS1∶TcSS2＝1∶0.15∶0.245。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供的技术方案通过对洗锝工艺段TcS进行反复研究，研究发现提高洗涤硝酸的总用量，总用量为1AP中铀含量的3.4倍(摩尔比)至8倍(摩尔比)之间，实现了锝去污系数能够达到30.1，是目前现有方法去污系数的10倍以上，大幅度提高了TcS工艺的除锝效果，它不仅减少了进入TcSP中锝的含量，而且可减少1B工艺段中U(IV)的使用量，这对后处理厂来讲，经济效益十分显著。