[发明专利]一种降低乏燃料后处理PUREX流程铀产品溶液中钚及镎含量的方法

说明书

本发明公开了一种降低乏燃料后处理PUREX流程铀产品溶液中钚及镎含量的方法，通过对2DF料液进行调料，并在萃取设备中采用具有络合和还原双重作用的洗涤剂对萃取有机相进行洗涤，以降低含铀有机相中镎和钚的含量，再经过反萃得到钚和镎含量大大降低的铀产品溶液；本发明的方法流程简单，经2D槽萃取并洗涤后对钚和镎的去污系数在10supgt;2/supgt;到10supgt;4/supgt;量级，铀线仅一个萃取循环就大幅度降低了铀产品溶液中钚及镎的含量；既降低了对流程运行控制精度及溶剂质量的要求，又大为降低了铀产品溶液因钚及镎含量超标而不合格的几率，同时铀产品的质量也有所提高；同时该方法对铀产品中锆、铌、钌等裂变产物也有显著的去除作用；可有效应用于PUREX流程中。

技术领域

本发明属于核化工及核燃料循环技术领域，具体涉及一种降低乏燃料后处理PUREX流程铀产品溶液中钚及镎含量的方法。

背景技术

核燃料后处理主要是提取和纯化新生成的裂变物质、回收和纯化残余的可裂变物质和转化材料、提取有用的裂变产物和超铀元素，并对放射性废物进行妥善处理和安全处置。当前核燃料后处理厂均采用加氢煤油、氢化四聚丙烯等惰性溶剂为稀释剂，以磷酸三丁酯(TBP)为萃取剂的水法萃取流程，即普雷克斯(PUREX)流程。参照附图1，典型的PUREX二循环流程主体由三个溶剂萃取和反萃循环组成，即共去污分离循环(1A、1B和1C萃取器)、钚净化循环(2A和2B萃取器)和铀净化循环(2D和2E萃取器)。其中，铀纯化循环的主要任务是在共去污分离循环的基础上，对已经初步分离掉钚、镎和裂变产物的铀溶液1CU再次进行萃取和洗涤，以便进一步去除钚和裂片元素，获得更为纯净的铀溶液。铀净化循环由调料、萃取和反萃三个工艺段组成。2D槽用作1CU的铀萃取槽，在该槽中将铀萃取到有机相。2E槽称为铀的反萃取槽，在该槽中用稀硝酸把铀从有机相反萃到水相，所得水相2EU即为铀产品溶液。铀纯化循环对钚的去污能力主要来自2D槽的铀萃取操作过程。

核燃料后处理对铀产品中钚及镎含量的控制要求十分严格。在后处理流程铀产品溶液中，铀浓度通常为几十g/L，钚的浓度通常需控制在10^-6g/L量级以下，即每克铀中钚的含量小于1.0×10^-8g，镎含量需控制在每克铀中小于3.2×10^-6g。对于铀产品来说，整个流程对钚的去污系数必须高达1.0×10⁶以上，对镎的去污系数需达到10⁴量级以上。但在后处理厂的运行过程中极易出现铀产品溶液2EU中钚及镎含量超标的情况。

发明内容

针对现有技术所存在的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种可有效降低乏燃料后处理PUREX流程铀产品溶液中钚及镎含量的方法。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：一种降低乏燃料后处理PUREX流程铀产品溶液中钚及镎含量的方法，包括以下步骤：

(1)从共去污分离循环的产品含铀料液1CU为起点，通过蒸发浓缩、酸度调节以及铀浓度调节制备适合铀浓度的待萃取料液2DF；

(2)将上述待萃取料液2DF、萃取溶剂30％TBP-70％煤油2DX、具有络合和还原双重作用的水溶性化合物的硝酸溶液2DS₂，以及硝酸溶液2DS₁，加入2D铀萃取槽中进行铀的萃取和洗涤，将2DF中的铀萃取液转入到有机相料液2DU中；同时实现对镎、钚及部分裂变产物的去污；

(3)对上述有机相萃取液2DU进行铀的反萃，取得到铀产品溶液。

进一步地，所述步骤(1)中，在1C萃取器萃取后的料液1CU中加入适量高浓度硝酸并搅拌均匀，得到待萃取料液2DF。

进一步地，所述步骤(1)中，对1C萃取器萃取后的料液1CU进行蒸发得到浓缩的1CU料液，在浓缩后的1CU料液中加入适量硝酸，调节铀浓度和酸浓度，得到待萃取料液2DF。