[发明专利]一种采用羟胺乙酸为反萃试剂的铀钚分离工艺

说明书

技术领域

本发明属于核燃料后处理领域，特别涉及一种采用羟胺乙酸为反萃试剂的铀钚分离工艺。

背景技术

乏燃料后处理的铀钚共去污过程通常包括铀钚共萃取和铀钚分离两个关键步骤。其中， 铀钚分离步骤采用还原剂选择性的将钚还原并反萃进入水相中，从而实现铀钚分离。在铀钚 分离的实际工艺中，水相中的硝酸辐解将产生一定量的亚硝酸，由于亚硝酸可以快速将三价 钚氧化到四价，影响反萃的顺利进行，因此除了还原剂外，在铀钚分离过程中还需要加入支 持还原剂以消除亚硝酸的影响。

在铀钚分离过程中，所采用的还原剂如果是无盐还原剂，尤其是有机无盐还原剂，将有 利于降低后处理过程的放射性废物体积，简化Purex流程工艺，便于Np走向的控制，显著提 高后处理的经济效益。无盐还原剂的应用代表着乏燃料后处理的重要发展方向。

目前，铀钚分离工艺中采用的无盐还原剂体系主要包括U(IV)-肼、羟胺-肼、二甲基羟 胺-单甲基肼等，所采用的一般工艺条件为1BF:1BX:1BS＝4:1:0.5，即浓缩4倍，铀中除 钚的分离系数，以及钚中除铀的分离系数均达10⁴。其工作难点在于：铀钚分离后，铀液流中 的钚浓度一般比较高，若要求降低其钚浓度，则工艺实现难度将大幅增加。

采用上述无盐还原剂体系的铀钚分离工艺仍不同程度的存在一些问题，具体为：1)采用 还原剂+支持还原剂两种试剂的还原剂体系，工艺相对复杂，经济性不高；2)U(IV)-肼体系 会产生还原失效问题，且钚中除铀净化系数较低；3)羟胺+肼体系不能有效实现铀钚深度分 离；4)二甲基羟胺+单甲基肼体系属于双试剂体系，且其危险性比较高，容易发生爆炸。

发明内容

为解决铀钚分离工艺中现有无盐还原剂体系存在的上述问题，本发明提供了一种采用羟 胺乙酸为反萃试剂的铀钚分离工艺。该工艺包括：

(一)1BX的羟胺乙酸浓度为0.5-0.8mol/L，硝酸浓度为0.2-0.5mol/L；

(二)1BF的铀浓度为70-95g/L，钚浓度为0.1-3g/L；

(三)1BS的硝酸浓度为0.3-0.6mol/L；

(四)流比1BF:1BX:1BS＝4-8:1:0.5；

(五)反萃级数≥10级，补萃级数≥5级。

所述1BX的羟胺乙酸浓度优选为0.6mol/L。

所述流比优选为1BF:1BX:1BS＝4:1:0.5。

本工艺采用羟胺乙酸作为无盐还原剂，能将四价钚还原到三价，同时可以快速清除体系 中的干扰组分——亚硝酸，具有还原剂和支持还原剂双重作用，不需要额外加入支持还原剂。 当四价钚浓度很低时，羟胺乙酸可以与四价钚发生配合反应，把有机相中的钚反萃到水相， 从而提高铀中除钚的分离系数。羟胺乙酸与四价钚发生还原反应时，其反应速率与硝酸浓度 的关系较小，在较大的硝酸浓度范围内使用该试剂，对还原四价钚的反应速率影响较小，特 别适合需要高硝酸浓度对高浓度钚的反萃过程使用。与此同时，羟胺乙酸在硝酸体系中分解 产物主要为气体，残留在溶液中的含碳有机物的产生量非常小，属于性能优良的无盐试剂。

本工艺的重点在于工艺条件的选择，由于涉及的工艺参数较多，并且现有文献中也没有 给出有关工艺条件的选择方向，在此情况下，考虑到铀钚分离工艺操作的高放射性和高毒性， 因此本发明的铀钚分离工艺在工艺条件的选择上克服了大量的困难，最终才确定了适宜的工 艺条件范围。

本发明的铀钚分离工艺具有优良的分离效果，特别适用于其它无盐还原剂体系难以胜任 的高酸体系，并实现深度铀钚分离；铀钚分离后，铀中钚的浓度可以低于20μg/L，远优于目 前其它铀钚分离工艺所能达到的指标；工艺条件范围内运行稳定性良好；铀钚分离过程中无 须同时添加支持还原剂，简化了试剂组成，减少了试剂的使用量，提高了经济性，有利于实 现放射性废物的最小化。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的实施方式做进一步的说明。

实施例1

将本发明的铀钚分离工艺应用于Purex流程的铀钚分离过程，采用如下工艺条件：

(一)1BX的羟胺乙酸浓度为0.7mol/L，硝酸浓度为0.4mol/L；

(二)1BF的铀浓度为90g/L，钚浓度为1.4g/L；

(三)1BS的硝酸浓度为0.5mol/L；