[发明专利]萃取分离三价镅与锔离子的方法

说明书

本发明公开了一种萃取分离三价镅与锔离子的方法。所述方法利用氧化剂对有机相和水相进行预氧化处理，然后将氧化后的有机相和水相混合，进行萃取，水相中锔离子被萃入有机相，镅离子留在水相中。本发明通过氧化调价的方式，高选择性地将锔离子从水相萃取分离出来，具有极高且稳定的萃取分离性能。

技术领域

本发明涉及核燃料循环及废液处理技术领域，特别是涉及一种萃取分离三价镅与锔离子的方法。

背景技术

在核能的利用过程中会产生大量的乏燃料，其有效处理处置是确保核能可持续发展的关键因素之一。目前，针对乏燃料后处理，国际上普遍优先采用“先进核燃料循环”方案，即将比例小、毒性大的锕系元素(Np、Am、Cm等)从高放废液中分离出来并通过嬗变使之转变成短寿命或稳定的核素。不过，在进行锕系元素的最终嬗变前，为提高锕系元素的嬗变率，同时进一步减少α放射性废物的体积，除了将锕系元素从高放废液中分离出来，还需要进行锕系元素(Am和Cm)的组内分离。这是由于Cm的主要核素²⁴²Cm和²⁴⁴Cm半衰期相对较短，且它们的高释热性和放射性会对嬗变靶件制作产生影响。

目前国际上普遍采用设计新型萃取剂的办法对三价镅、锔离子进行分离。然而，三价镅、锔离子过于接近的性质决定了高效分离萃取剂不易筛选。同时，大量新型分离萃取剂的设计与合成增加了研究成本与周期，导致该法进展较缓慢，仍无法实现成熟的工业化流程运行。因此，开发新型三价镅、锔离子分离方案十分必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种萃取分离三价镅与锔离子的方法，通过氧化调价的方式，高选择性地将锔离子从水相萃取分离出来。本发明对三价镅、锔离子具有极高且稳定的萃取分离性能。

上述目的是通过以下技术方案实现的：

根据本发明的一个方面，本发明提供的一种萃取分离三价镅与锔离子的方法，包括：先利用氧化剂对有机相和水相分别进行预氧化处理，随后将预氧化后的有机相和水相混合，混合过程中，水相中锔离子被萃入有机相，镅离子不被萃取，从而保留在水相中。

优选地，在萃取之前(预氧化处理前)，所述方法还包括：调节水相酸度为10^-4～10¹mol/L的步骤。

优选地，所述方法采用三价镅、锔离子共萃剂作为萃取剂，采用烷烃类或芳香类化合物中的任意一种或按照任意比例混合的几种作为稀释剂。

优选地，有机相中萃取剂浓度不低于5C_M·V_aq/V_org，C_M为水相中离子浓度，V_org为有机相体积，V_aq为水相体积。

优选地，有机相中萃取剂浓度不低于锕系离子(镅和锔离子)的摩尔量的5倍(例如，当有机相体积V_org与水相体积V_aq相等)。

优选地，所述萃取剂为酰胺荚醚类萃取剂、中性磷氧类萃取剂或磷酸类萃取剂。例如，所述萃取剂可以为N,N,N’,N’-四辛基-3-氧戊二酰胺，三烷基氧磷，二-(2-乙基己基)磷酸等。

优选地，所述稀释剂为甲苯、二甲苯、叔丁基苯、三异丙基苯、直连或支链的十二烷、煤油中的任意一种或几种混合。其中，几种稀释剂混合的比例不做具体限定，一般任意比例都可以。

优选地，所述氧化剂为过硫酸盐、铋酸盐、高锰酸盐以及重铬酸盐中一种或多种混合。所述氧化剂的摩尔量至少为锕系离子(镅和锔离子)的摩尔量的10倍。

优选地，所述利用氧化剂对有机相和水相进行预氧化处理步骤中，预氧化处理的时间至少为20分钟，例如可以为20分钟～3小时，优选地，为20分钟～2小时。进一步地，可以优选0.5～2小时。