[发明专利]Purex流程中铀、钚分离工艺

说明书

技术领域

本发明属于核燃料后处理技术领域，具体涉及Purex流程中铀、钚分离工艺。 

背景技术

铀、钚的分离是Purex流程中的重要工艺，其主要任务是将经共去污循环净化和锝洗工艺去锝后的含铀和钚的有机相料液，用还原剂将Pu(Ⅳ)还原到极难被萃取的Pu(Ⅲ)，使钚进入水相而铀保留在有机相，实现铀钚的分离。由于有机化学试剂具有反应速度快、选择性好、不引入盐分、易破坏等特性，在铀、钚分离应用中进行了大量的研究。其中N，N—二甲基羟胺、N，N—乙基羟乙基羟胺、羟基脲、乙异羟肟酸等都可在铀、钚分离中用作还原剂，并取得了良好的效果。但是，由于Purex流程中,物料通常为硝酸体系，HNO₃辐解产生的HNO₂会影响共去污分离循环中U/Pu分离系数及Pu纯化循环中U/Pu分离系数、Pu净化系数和Pu收率,因此工艺中使用上述还原剂时需要加入支持还原剂以清除亚硝酸。N₂H₄、CH₃N₂H₃、(CH₃)₂N₂H₂等都是具有良好应用前景的支持还原剂,其中N₂H₄在工业中已得到广泛应用。但由于N₂H₄与HNO₂反应产生的叠氮酸可能会引起爆炸,因此N₂H₄的使用受到限制,从而限制了Purex流程的工艺改进。 

国外对乙醛肟进行了研究,它可快速还原Pu(Ⅳ),并可同时清除亚硝酸,不再需额外的支持还原剂,但通过对其应用研究,也显露出一些问题,如将Pu从有机相反萃到水相时产生界面污物。 

在2010年第44卷第2期《核化学与放射化学》公开的《甲醛肟与Pu(Ⅳ)的还原动力学》和2010年第32卷第1期《核化学与放射化学》公开的《甲醛肟与HNO₂氧化还原反应动力学》中分别公开了甲醛肟与Pu(Ⅳ)及 HNO₂反应动力学基础性研究，得到了一些工艺条件，但是其公开的工艺条件并不适用于铀、钚分离的实际操作工艺，文献中并未给出其在Purex流程中铀、钚分离工艺中实际应用的工艺条件。 

发明内容

（一）发明目的

根据现有技术中存在的问题，本发明提出了Purex流程中铀、钚分离工艺，该工艺利用甲醛肟作为还原剂，钚回收率高、铀中去钚及钚中去铀的净化系数大。

  

（二）技术方案

为了解决现有技术中所存在的问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

Purex流程中铀、钚分离工艺，该工艺是利用还原剂1BX和补充萃取剂1BS将1BF料液中的Pu(Ⅳ)还原成Pu(Ⅲ)，使钚进入水相而铀保留在有机相，实现铀钚的分离，关键在于，所用的还原剂为甲醛肟。该还原剂可快速还原Pu(Ⅳ)，并能快速和HNO₂反应可同时作为铀钚分离中的支持还原剂，无需外加其它还原支持剂。

所述的还原剂1BX的组成为：0.1~0.2mol/L的甲醛肟、0.35~0.5mol/L的NO₃^-及0.35~0.5mol/L的H⁺；1BF:1BX的流比为1~4,1BF:1BS的流比为4~6。 

  

（三）有益效果

本发明提供的Purex流程中铀、钚分离工艺，首次在铀、钚分离工艺中实际应用，具有的有益效果为：（1）采用甲醛肟作为还原剂，该还原剂络合能力和还原能力强，并且在酸性体系下稳定不易酸解；（2）无需外加支持还原剂，节约了成本。由于甲醛肟快速还原Pu(Ⅳ)，并能快速和HNO₂反应可同时作为铀钚分离中的支持还原剂，无需外加其它还原支持剂；（3）不产生界面污物；（4）采用1BF:1BX的流比为1~4,1BF:1BS的流比为4~6，使钚收率大于99.9%的前提下，铀中去钚分离系数>5*10³,钚中去铀的分离系数大于10⁴。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步阐述。 

实施例1