一种溶解堆照镎靶芯块的方法技术

本发明专利技术提供一种溶解堆照镎靶芯块的方法，包括如下步骤：取混合碱溶液溶解堆照镎靶芯块，得到碱溶解液，对所述碱溶解液进行过滤，得到滤饼；所述混合碱溶液为NaOH和NaNO3的水溶液；所述堆照镎靶芯块中至少含有铝和二氧化镎；取混合酸溶液溶解所述滤饼，得到含镎与钚的溶液；所述混合酸溶液为HNO3和Hg(NO3)2的水溶液。本发明专利技术所述的溶解堆照镎靶芯块的方法，采用混合碱溶液溶解铝，反应生成氨气和少量氢气，相较于仅采用NaOH溶液溶解铝，生成大量氢气，具有爆炸风险，提升了反应过程的安全性；采用HNO3溶解二氧化镎和二氧化钚，相较于采用氢氟酸，对设备的腐蚀较轻。同时，本发明专利技术所述的溶解堆照镎靶芯块的方法，采用的原料廉价易得，反应过程温和，成本低。成本低。

【技术实现步骤摘要】
一种溶解堆照镎靶芯块的方法


[0001]本专利技术涉及核电池
，特别是指一种溶解堆照镎靶芯块的方法。

技术介绍

[0002]随着我国航天科技的发展，深空探测任务越来越多。现阶段，在空间深空领域，唯一可持续供电的电源为核电池。目前，应用较为广泛的核电池为
90
Sr核电池和
238
Pu核电池，由于
90
Sr核电池存在韧致辐射，不适合用于深空探测，
238
Pu核电池成为空间测探器的首选能量源。
[0003]238
Pu属于人造核素。目前，
238
Pu的生产主要是通过制备
237
Np靶件，并将
237
Np靶件在反应堆中经过中子辐照后获得的。
237
Np靶件是由
237
Np在铝粉里形成的弥散体，并以铝金属为外包壳形成。
237
Np靶件在反应堆中经过合适的中子辐照后，得到堆照镎靶芯块。堆照镎靶芯块中，
237
Np靶件中的部分
237
Np生成
238
Pu。为分离得到
238
Pu，需要先溶解堆照镎靶芯块。
[0004]辐照靶件芯块的溶解需要实现铝的溶解、镎氧化物和钚氧化物的溶解。其中，镎氧化物和钚氧化物的溶解较难，目前通常采用电化学溶解法，但是电化学溶解法成本高，难以实现规模化应用。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种溶解堆照镎靶芯块的方法，解决现有技术中的溶解方法成本高的技术问题。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种溶解堆照镎靶芯块的方法，包括如下步骤：
[0008](1)取混合碱溶液溶解堆照镎靶芯块，得到碱溶解液，对所述碱溶解液进行过滤，得到滤饼；所述混合碱溶液为NaOH和NaNO3的水溶液；所述堆照镎靶芯块中至少含有铝和二氧化镎；
[0009](2)取混合酸溶液溶解步骤(1)中得到的滤饼，得到含镎与钚的溶液；所述混合酸溶液为HNO3和Hg(NO3)2的水溶液。
[0010]优选地，步骤(1)中，所述混合碱溶液中，NaOH的浓度为6
‑
10mol/L，NaNO3的浓度为1
‑
3mol/L。
[0011]优选地，步骤(2)中，所述混合酸溶液中，HNO3的浓度为6
‑
14mol/L，Hg(NO3)2的浓度为0.01
‑
0.05mol/L。
[0012]优选地，步骤(1)中，所述碱溶解液中铝离子与钠离子的摩尔比为1：(1
‑
3)。
[0013]优选地，步骤(2)中，所述含镎与钚的溶液中的镎与钚的浓度和大于或者等于5g/L。
[0014]优选地，步骤(2)中，所述混合酸溶液分多次加入，每次间隔6h。
[0015]优选地，步骤(1)中，所述混合碱溶液溶解堆照镎靶芯块的反应温度为80
‑
100℃。
[0016]优选地，步骤(1)中，所述混合碱溶液溶解堆照镎靶芯块的反应时间为1
‑
3h。
[0017]优选地，步骤(2)中，所述混合酸溶解所述滤饼的反应温度为80
‑
100℃。
[0018]优选地，步骤(2)中，所述混合酸溶解所述滤饼的反应时间为18
‑
24h。
[0019]本专利技术的上述方案至少包括以下有益效果：
[0020](1)本专利技术的溶解堆照镎靶芯块的方法，包括如下步骤：取混合碱溶液溶解堆照镎靶芯块，得到碱溶解液，对所述碱溶解液进行过滤，得到滤饼；所述混合碱溶液为NaOH和NaNO3的水溶液；所述堆照镎靶芯块中至少含有铝和二氧化镎；取混合酸溶液溶解所述滤饼，得到含镎与钚的溶液；所述混合酸溶液为HNO3和Hg(NO3)2的水溶液。本专利技术所述的溶解堆照镎靶芯块的方法，先采用混合碱溶液溶解，所述混合碱溶液中的NaOH和NaNO3可与所述堆照镎靶芯块中的铝反应，生成NaAlO2和氨气，此过程的反应方程式为：
[0021]1molAl+0.63molNaOH+0.38NaNO3+0.26molH2O＝NaAlO2+0.37molNH3+0.01molNaNO2+0.02molH2；
[0022]所述堆照镎靶芯块中的二氧化镎和二氧化钚经过滤后，附着在所述滤饼上；再采用混合酸溶液溶解所述滤饼，所述混合酸溶液中的Hg(NO3)2可与残留的铝反应，所述混合酸溶液中的HNO3与所述二氧化镎和二氧化钚反应，得到含镎与钚的溶液，以便后续进一步分离提取镎与钚，此过程发生的主要反应方程式为：NpO2+4HNO3＝Np(NO3)4+2H2O和PuO2+4HNO3＝Pu(NO3)4+2H2O。本专利技术所述的溶解堆照镎靶芯块的方法，采用混合碱溶液溶解铝，反应生成氨气和少量氢气，相较于仅采用NaOH溶液溶解铝，生成大量氢气，具有爆炸风险，提升了反应过程的安全性；采用HNO3溶解二氧化镎和二氧化钚，相较于采用氢氟酸，对设备的腐蚀较轻。同时，本专利技术所述的溶解堆照镎靶芯块的方法，采用的原料廉价易得，反应过程温和，成本低。
[0023](2)本专利技术的溶解堆照镎靶芯块的方法，所述混合酸溶液分多次加入，每次间隔6h。避免了一次性加入过量的所述混合酸溶液，与二氧化镎发生副反应，生成NO、NO2等影响反应过程的副产物，例如，4NpO2+6HNO3＝NpO2NO3+NO+NO2+3H2O。同时，通过间隔加入的方式，随时检测溶液中的镎浓度，控制所述混合酸溶液的加入量。
具体实施方式
[0024]本专利技术各实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品，不同厂家、型号的原料并不影响本专利技术技术方案的实施及技术效果的实现。
[0025]实施例1
[0026]本实施例的溶解堆照镎靶芯块的方法，包括如下步骤：
[0027](1)取堆照镎靶芯块，将所述堆照镎靶芯块加入混合碱溶液中，升温至95℃，反应1.5h，得到碱溶解液，对所述碱溶解液进行过滤，得到滤饼；
[0028]其中，所述混合碱溶液为NaOH和NaNO3的水溶液；所述混合碱溶液中，NaOH的浓度为8mol/L，NaNO3的浓度为2.3mol/L。所述碱溶解液中铝离子与钠离子的摩尔比为1：2。
[0029](2)取步骤(1)中得到的滤饼，将所述滤饼加入混合酸溶液中，升温至95℃，当反应至6h、12h、18h时，分别加入所述混合酸溶液，反应至24h，停止反应，得到含镎与钚的溶液；
[0030]其中，所述混合酸溶液为HNO3和Hg(NO3)2的水溶液；所述混合酸溶液中，HNO3的浓度为8mol/L，Hg(NO3)2的浓度为0.02mol/L；所述含镎与钚的溶液中的镎与钚的浓度和大于
或者等于5g/L。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种溶解堆照镎靶芯块的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)取混合碱溶液溶解堆照镎靶芯块，得到碱溶解液，对所述碱溶解液进行过滤，得到滤饼；所述混合碱溶液为NaOH和NaNO3的水溶液；所述堆照镎靶芯块中至少含有铝和二氧化镎；(2)取混合酸溶液溶解步骤(1)中得到的滤饼，得到含镎与钚的溶液；所述混合酸溶液为HNO3和Hg(NO3)2的水溶液。2.根据权利要求1所述的溶解堆照镎靶芯块的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述混合碱溶液中，NaOH的浓度为6
‑
10mol/L，NaNO3的浓度为1
‑
3mol/L。3.根据权利要求1所述的溶解堆照镎靶芯块的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述混合酸溶液中，HNO3的浓度为6
‑
14mol/L，Hg(NO3)2的浓度为0.01
‑
0.05mol/L。4.根据权利要求1所述的溶解堆照镎靶芯块的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述碱溶解液中铝离子与钠离子的摩尔比为1...

【专利技术属性】
技术研发人员：王健，朱长兵，刘坤琳，崔玉林，张轩，刘晓霞，陈广军，滑禹婼，刘璐，潘婷娟，刁妍红，郑建波，任杰，张桂，邵瑞田，
申请(专利权)人：中核四零四有限公司，
类型：发明
国别省市：