一种乏燃料后处理铀纯化方法技术

本公开提供了一种乏燃料后处理铀纯化方法。具体提供一种PUREX流程中铀纯化的方法，包括将铀初级产品液1CU进行酸度调节形成铀纯化料液2DF，在萃取器中用由萃取剂和稀释剂构成的有机相对2DF中含四价的镎和钚的杂质进行萃取去除，其中，所述萃取剂为式(A)所示的化合物，其中R表示具有4～12个碳原子的直链或支链烷基，R

【技术实现步骤摘要】
一种乏燃料后处理铀纯化方法


[0001]本公开属于乏燃料后处理
，具体涉及一种钚铀还原提取(PUREX)流程中铀纯化方法。

技术介绍

[0002]PUREX流程是一种用磷酸三丁酯(TBP)作萃取剂，从反应堆乏燃料中分离和回收铀(U)、钚(Pu)的工艺流程。乏燃料后处理的铀产品可以作为混合氧化物(MOX)燃料原材料，也可以经氟化后返回同位素离心分离，回收其中的铀
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235。这两种使用场景都要求对铀产品进行充分的净化，尤其是对其中非铀产生的α放射性组分要进行深度去污。铀产品中非铀α活度主要由钚和镎(Np)所贡献，因此，铀产品需要对Pu和Np进行充分去污。
[0003]PUREX流程主要由共去污分离循环、铀纯化循环和钚纯化循环组成。其中铀纯化循环的主要任务是进一步去除来自共去污分离循环的铀初级产品液(1CU)中的微量钚、镎和残余的裂变产物，以便获得更纯净的铀产品液。1CU中含有微量的钚和一定量的镎，由于经过了强还原工段和反萃工段，1CU料液中Pu和Np的价态均为+4价，而铀是+6价。在相关技术中，比如CN102290111，铀纯化循环是先对料液加热氧化预处理(将lCU中Np(IV)氧化为不被30％TBP/煤油萃取的Np(V))，或还进行加热蒸发浓缩，形成铀纯化料液(2DF)；然后用磷酸三丁酯(TBP)萃取2DF中的铀，再用还原洗涤的方式进行对铀产品进行净化。这种方法需要对大量的1CU进行加热或蒸发操作，并对大量的铀进行萃取和反萃操作，工艺较为复杂。而且，该方法，使用了还原洗涤，需要大量的还原剂，这些还原剂通过降解产生不稳定的和反应性的物质，并因此在安全性方面受到限制。此外，TBP的辐射分解产物可能导致钚和镎在还原洗涤过程中无法去除，进而在低酸反萃环节进入铀产品中。
[0004]因此，有必要提供一种改进的铀纯化方法。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供一种能够解决上述PUREX流程中至少部分技术问题的铀纯化方法。
[0006]本专利技术提供了一种PUREX流程中铀纯化的方法，包括将铀初级产品液1CU进行酸度调节形成铀纯化料液2DF，在萃取器中用由萃取剂和稀释剂构成的有机相对2DF中含四价的镎和钚的杂质进行萃取去除，其中，所述萃取剂为式(A)所示的化合物，其中R表示具有4～12个碳原子的直链或支链烷基，R
’
表示具有1～12个碳原子的直链或支链烷基，
[0007][0008]根据本专利技术的一种实施方式，所述R表示具有6～10个碳原子的直链或支链烷基，
所述R
’
表示具有1～4个碳原子的直链或支链烷基
[0009]根据本专利技术的一种实施方式，所述有机相中所述萃取剂的浓度为0.05至0.2mol/L。
[0010]根据本专利技术的一种实施方式，所述1CU料液进行酸度调节后含有浓度为0.5到1mol/L的硝酸。
[0011]根据本专利技术的一种实施方式，所述萃取采用加氢煤油或正十二烷作为稀释剂。
[0012]根据本专利技术的实施方式，所述萃取步骤还包括洗涤剂在所述萃取器的有机相出口处与所述有机相逆流接触洗涤。
[0013]根据本专利技术的一种实施方式，所述洗涤剂为0.5～2mol/L硝酸。
[0014]根据本专利技术的一种实施方式，所述萃取的萃取级数和洗涤级数分别为4～8级。
[0015]根据本专利技术的一种实施方式，所述萃取的流比为2DF:有机相:洗涤剂＝5:(0.5～1):(0.15～0.3)。
[0016]根据本专利技术的一种实施方式，所述萃取的流比为2DF:有机相:洗涤剂＝5:1:0.3。
[0017]本专利技术通过将1CU料液经酸度调节后，在2D槽中用二(N,N
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二烷基乙酰胺)
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烷基胺类化合物作萃取剂，对杂质Pu(IV)和Np(IV)直接萃取除去，避免了用TBP去萃取大量的U(VI)、把杂质留在水相的间接除杂过程，实现了以下显著进步。
[0018](1)相比于现有技术通过TBP萃取铀，间接去除镎和钚，新萃取剂直接针对微量的钚和镎萃取去除，所用新萃取剂的流量小于TBP作萃取剂的25％，从而减少了萃取剂用量。
[0019](2)省去了对1CU料液进行保温预处理或蒸发浓缩的环节，简化了工艺。
[0020](3)相比于典型的PUREX铀纯化循环，采用2至4mol/L的硝酸浓度萃取，本方法在0.5至1mol/L左右的硝酸浓度下进行萃取，可以减少硝酸使用量和最终废液的含酸量。
[0021](4)省去了在对萃取了U(VI)有机相进行洗涤的时候添加还原剂，同时也省去了相应还原剂的后处理和安全性限制。
[0022](5)省去了对萃取了U(VI)有机相进行反萃取铀的环节，简化了工艺。
[0023](6)相比于现有技术中，铀中除钚分离系数SF
Pu/U
和铀中除镎分离系数SF
Np/U
均小于103，本方法的铀中除钚分离系数SF
Pu/U
和铀中除镎分离系数SF
Np/U
都大于105，并且铀收率和现有技术相同。
附图说明
[0024]图1为相关技术中的铀纯化方法的示意图；
[0025]图2为本公开所提出的铀纯化方法的示意图。
具体实施方式
[0026]下面将结合本公开实施方式及附图，对本公开实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本公开的一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本公开中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。
[0027]如上所述，本公开意在提供一种新的铀纯化的方法，具体地，所述方法从含U(VI)的水溶液中同步去除少量Pu(IV)和Np(IV)，而不必预先热氧化或浓缩水溶液，也不必将Pu
(IV)和Np(IV)还原的方法。根据本公开的实施例，提供一种PUREX流程中铀纯化的方法，包含将1CU料液经酸度调节后，在2D槽中用二(N,N
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二烷基乙酰胺)
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烷基胺类化合物做萃取剂，对Pu(IV)和Np(IV)进行进一步萃取的步骤。
[0028]二(N,N
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二烷基乙酰胺)
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烷基胺
[0029]二(N,N
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二烷基乙酰胺)
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烷基胺是一类新型萃取剂，作为一种3齿配体，每个分子有3个可配位的原子(两个羰基上的O原子和中间的N原子)，其中N原子配体是较软的配体，设计用来萃取在乏燃料中由铀
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235裂变产生的锝(Tc)。在乏燃料被硝酸溶解后，锝在该水溶液中以金属氧酸盐(TcO4‑
)形式存在。经研究发现，在低硝酸浓度下，该萃取剂对Tc(VII)体现高分配比。
[0030]本专利技术人发现二(N,N
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二烷基乙酰胺)
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种PUREX流程中铀纯化的方法，包括以下步骤：将铀初级产品液1CU进行酸度调节形成铀纯化料液2DF，在萃取器中用由萃取剂和稀释剂构成的有机相对2DF中含四价的镎和钚的杂质进行萃取去除，其中，所述萃取剂为式(A)所示的化合物，其中R表示具有4～12个碳原子的直链或支链烷基，R
’
表示具有1～12个碳原子的直链或支链烷基，2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述R表示具有6～10个碳原子的直链或支链烷基，所述R
’
表示具有1～4个碳原子的直链或支链烷基。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述有机相中所述萃取剂的浓度为0.05至0.2mol/L。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王辉，王均利，晏太红，刘方，曹智，申震，黄小红，
申请(专利权)人：中国原子能科学研究院，
类型：发明
国别省市：