一种从高放废液中共萃取三价锕系和三价镧系元素的工艺制造技术

本公开属于乏燃料后处理技术领域，具体涉及一种从高放废液中共萃取三价锕系和三价镧系元素的工艺。该工艺是利用萃取体系、洗涤体系在1A槽中将三价锕系和三价镧系萃取入有机相并洗涤Zr、Pd及其他裂片元素；再利用反萃体系将三价锕系和三价镧系反萃。该工艺具有萃取效果好、反萃级数少且能尽量减少后续产生的放射性废液体积的有益效果。

【技术实现步骤摘要】
一种从高放废液中共萃取三价锕系和三价镧系元素的工艺
本公开属于乏燃料后处理
，具体涉及一种从高放废液中共萃取三价锕系和三价镧系元素的工艺。
技术介绍
乏燃料中包括六十多种元素，通过Purex流程可提取其中的U、Pu，其余元素则主要进入高放废液(HLLW)。HLLW具有长期的辐照危害，提取其中的三价锕系元素(Am、Cm)等α核素进行嬗变，可大幅度缩短HLLW的长期危害，同时，三价锕系元素具有重要的应用价值。为此，国内外开发了多个HLLW分离流程，如中国的TRPO流程、法国的DIMAMEX流程、美国的TRUEX流程，以及一些国家研发的酰胺荚醚流程，这些流程都可以提取HLLW中的三价锕系元素。实际上，由于镧系元素的化学性质与三价锕系元素接近，在这些流程中，镧系元素将进入三价锕系元素物流，即实现了三价锕系和镧系元素的共萃。高放废液分离流程中，酰胺荚醚流程是最近研究较多的一类流程，德国、印度、中国都进行了相关研究，并开发了相应的酰胺荚醚流程。目前，国内外开发的酰胺荚醚流程均采用N，N，N’，N’-四辛基-3-氧杂-戊二酰胺(TODGA)为萃取剂，结构式为：该萃取剂的萃取能力强，使得三价锕系和镧系的反萃及裂变元素的去污困难，从而导致反萃液和洗涤液相对体积较大，对应的反萃级数和洗涤级数较多，产生的废液也增多。因此，目前需要寻求一种萃取效果好且能尽量减少放射性废液产生的共萃取三价锕系和三价镧系元素的工艺。
技术实现思路
(一)专利技术目的根据现有技术所存在的问题，本公开提供了一种萃取效果好、反萃级数少且能尽量减少后续产生的放射性废液体积的从高放废液中共萃取三价锕系和三价镧系元素的工艺。(二)技术方案为了解决现有技术所存在的问题，本专利技术提供的技术方案如下：一种从高放废液中共萃取三价锕系和三价镧系元素的工艺，该工艺是利用萃取体系、洗涤体系在1A槽中将三价锕系和三价镧系萃取入有机相并洗涤Zr、Pd及其他裂片元素；再利用反萃体系将三价锕系和三价镧系反萃，具体步骤包括：1)加入浓硝酸，将待处理高放废液(HLLW)的酸度调节至4～4.5mol/L，并设定高放废液的流量为1；向调酸后的高放废液中加入草酸和HEDTA，并使得高放废液中的草酸浓度为0.15～0.20mol/L，高放废液中HEDTA浓度为0.05～0.08mol/L；2)将萃取体系加入至1A槽的萃取段；萃取体系包括萃取剂1AX和相改良剂TBP，其中萃取剂为N，N，N’，N’-四辛基-2-甲基-3-氧杂-戊二酰，结构式为：该萃取剂的萃取能力弱于TODGA，但是利用该萃取剂可以有效减少后端反萃段的反萃级数，同时可大幅降低放射性废液量。3)将洗涤体系加入至1A槽的洗涤段，其中洗涤段分为第一洗涤段及第二洗涤段，洗涤体系包括与洗涤段对应的第一洗涤体系和第二洗涤体系；其中第一洗涤体系由2.5～3mol/L硝酸、0.3～0.4mol/L草酸及0.08～0.1mol/LHEDTA组成，相对于高放废液的流量比为0.4～0.6；第二洗涤体系为1.5～1.8mol/L硝酸，相对于高放废液的流量比为0.4～0.6；4)将1A槽得到的料液1AP引入至2B槽中；将反萃剂2BX加入至2B槽的反萃段，其中2BX为0.05～0.10mol/L硝酸，相对于高放废液的流量比0.5～0.6；优选地，所述N，N，N’，N’-四辛基-2-甲基-3-氧杂-戊二酰的浓度为0.15～0.25mol/L。优选地，萃取段的级数为5～7级。优选地，所述相改良剂TBP的浓度为0.3～0.6mol/L。优选地，所述N，N，N’，N’-四辛基-2-甲基-3-氧杂-戊二酰的浓度为0.2mol/L。优选地，所述改良剂TBP的浓度为0.5mol/L。优选地，萃取体系与高放废液的流比为1～1.2。优选地，所述第一洗涤段的洗涤级数为5～7级，第二洗涤段的洗涤级数为4～5级。优选地，反萃段的反萃级数为8～12级。优选地，所述萃取段的萃取级数为6级，第一洗涤段的洗涤级数为6级，第二洗涤段的洗涤级数为4级。(三)有益效果本公开采用N，N，N’，N’-四辛基-2-甲基-3-氧杂-戊二酰作为萃取剂从高放废液中萃取三价锕系和三价镧系元素，改变了传统的采用TODGA作为萃取剂的方法，由于该萃取剂的萃取能力弱于TODGA，可有效减少Zr、Pd、Sr等裂片元素的萃取，从而减少了洗涤液体积；同时，其在低酸下(硝酸浓度小于0.1mol/L)萃取三价锕系和三价镧系的单级分配比远小于TODGA，有利于三价锕系和三价镧系的反萃，从而减小了反萃级数和反萃液体积。整体而言使用本公开提供的工艺产生的废液量约为TODGA流程的一半。同时本公开还限定了萃取、洗涤及反萃的具体参数及流程，保证了共萃取三价镧系和三价锕系的萃取效果，具体效果为：①将待处理高放废液HLLW的酸度调节至4～4.5mol/L，该酸度下N，N，N’，N’-四辛基-2-甲基-3-氧杂-戊二酰对三价锕系和镧系的萃取能力较强(单级分配比大于100)，可保证三价锕系和三价镧系的有效萃取；加入0.15～0.20mol/L草酸和0.05～0.08mol/LHEDTA，可大幅度减少Zr、Pd等裂片元素被萃入有机相。②萃取体系包括萃取剂N，N，N’，N’-四辛基-2-甲基-3-氧杂-戊二酰和相改良剂TBP，避免了单纯采用N，N，N’，N’-四辛基-2-甲基-3-氧杂-戊二酰时产生三相，为防止三相的出现，需要加入TBP作为相改良剂。③洗涤段分为二段，其中第一洗涤段是用于洗涤有机相中的Zr、Pd等裂片元素；第二洗涤段是用于洗涤萃入有机相中的Sr、草酸和硝酸。④反萃段的反萃剂2BX为0.05～0.10mol/L硝酸，相对于高放废液的流量为0.5～0.6，该浓度和流量的好处是反萃酸度太低时，有机相和水相分相较为困难，反萃酸度较大时，负载有机相中的三价锕系和三价镧系不能反萃完全。⑤该萃取体系和工艺使得三价锕系和镧系的回收率均大于99.99％，除1％左右的Ru外，产品中其他元素的含量均小于0.1％。附图说明图1是实施例1提供的流程示意图。具体实施方式下面将结合说明书附图和具体实施方式对本申请作进一步阐述。实施例1一种从高放废液中共萃取三价锕系和三价镧系元素的工艺，如图1所示意。该工艺是利用萃取体系、洗涤体系在1A槽中将三价锕系和三价镧系萃取入有机相并洗涤Zr、Pd及其他裂片元素；利用反萃体系将三价锕系和镧系反萃，具体步骤包括：1)加入浓硝酸，将待处理高放废液(HLLW)的酸度调节至4mol/L，并设定高放废液的流量为1；向调酸后的高放废液中加入草酸和HEDTA，并使得高放废液中的草酸浓度为0.15mol/L，高放废液中HEDTA浓度为0.05mol/L；该酸度下N，N，N’，N’-四辛基-2-甲基-3-氧杂-戊二酰对三价锕系和镧系的萃取能力较强(单级分配比大于100)，可保证三价锕系和三价镧系的有效萃取；加入0.15mol/L草酸和0.05mol/LHEDTA，可大幅度减少Zr、Pd等裂片元素被萃入有机相。2)将萃取体系加入至1A槽的萃取段，萃取段的级数为6级。萃取体系包括萃取剂1AX和相改良剂TBP，其中萃取剂为浓度为0.15mol/L的N，N，N’，N’-四辛基-2-甲基-3-氧杂-戊二酰，结构式为：相改良剂TBP的浓度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种从高放废液中共萃取三价锕系和三价镧系元素的工艺，其特征在于，该工艺是利用萃取体系、洗涤体系在1A槽中将三价锕系和三价镧系萃取入有机相并洗涤Zr、Pd及其他裂片元素；再利用反萃体系将三价锕系和三价镧系反萃，具体步骤包括：(1)加入浓硝酸，将待处理高放废液的酸度调节至4～4.5mol/L，并设定高放废液的流量为1；向调酸后的高放废液中加入草酸和HEDTA，并使得高放废液中的草酸浓度为0.15～0.20mol/L，高放废液中HEDTA浓度为0.05～0.08mol/L；(2)将萃取体系加入至1A槽的萃取段；萃取体系包括萃取剂1AX和相改良剂TBP，其中萃取剂为N，N，N’，N’‑四辛基‑2‑甲基‑3‑氧杂‑戊二酰，结构式为：

【技术特征摘要】
1.一种从高放废液中共萃取三价锕系和三价镧系元素的工艺，其特征在于，该工艺是利用萃取体系、洗涤体系在1A槽中将三价锕系和三价镧系萃取入有机相并洗涤Zr、Pd及其他裂片元素；再利用反萃体系将三价锕系和三价镧系反萃，具体步骤包括：(1)加入浓硝酸，将待处理高放废液的酸度调节至4～4.5mol/L，并设定高放废液的流量为1；向调酸后的高放废液中加入草酸和HEDTA，并使得高放废液中的草酸浓度为0.15～0.20mol/L，高放废液中HEDTA浓度为0.05～0.08mol/L；(2)将萃取体系加入至1A槽的萃取段；萃取体系包括萃取剂1AX和相改良剂TBP，其中萃取剂为N，N，N’，N’-四辛基-2-甲基-3-氧杂-戊二酰，结构式为：(3)将洗涤体系加入至1A槽的洗涤段，其中洗涤段分为第一洗涤段及第二洗涤段，洗涤体系包括与洗涤段对应的第一洗涤体系和第二洗涤体系；其中第一洗涤体系由2.5～3mol/L硝酸、0.3～0.4mol/L草酸及0.08～0.1mol/LHEDTA组成，相对于高放废液的流量比为0.4～0.6；第二洗涤体系为1.5～1.8mol/L硝酸，相对于高放废液的流量比为0.4～0.6；(4)将1A槽得到的料液1AP引入至2B槽中；将反萃剂2BX加入至2B槽的反萃段，其中2BX为0.05～0.10mol/L硝酸，相对于高放废液的流量比为0.5～0.6。2.根据权利要求1所述的一种从高放废液中共萃取三价锕系和三价镧系元素的工艺，其特征在于，步骤(2)中所述N，N，N’，N...

【专利技术属性】
技术研发人员：何喜红，苏哲，袁洁琼，谢书宝，曹智，刘栎锟，吕洪彬，何辉，晏太红，张虎，叶国安，
申请(专利权)人：中国原子能科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11