【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及处理乏核燃料的领域。更具体地，它涉及通过草酸沉淀从包括铀(vi)和锕系元素(iv)的有机溶液中，以受控的u(vi)/锕系元素(iv)比提取全部或几乎全部锕系元素(iv)连同一部分铀(vi)的方法。它还涉及处理由乏核燃料溶解在硝酸中产生的水溶液的方法，在其中实施该提取方法。
技术介绍
0、现有技术
1、目前，法国电子核设施反应堆的运行是基于包括富含同位素235的天然氧化铀的燃料，并且在某些情况下是基于称为mox燃料(“混合氧化物燃料”)的包括混合氧化铀和氧化钚的燃料的使用。
2、mox燃料使来自处理乏核燃料的钚能够回收。
3、目前通过purex方法处理乏核燃料，其概要性地由以下组成：
4、-将燃料溶解在硝酸中，以将所述燃料所包含的元素(铀、钚、微量锕系元素、裂变产物、腐蚀产物)置于溶液中；
5、-通过液-液萃取，将可再处理元素即铀(vi)和钚(iv)，与在其情况下打算构成最终废物的其他元素分离；
6、-将铀(vi)和钚(iv)分隔到两种水溶液中，其中一种只包含铀，而另一种只包含钚；
7、-在其分隔后，还通过液-液萃取将铀(vi)和钚(iv)单独纯化；和
8、-通过草酸沉淀将纯化的钚(iv)转化为氧化钚粉末puo2，然后煅烧因此获得的沉淀。
9、使用mimax方法制造mox燃料，其概要性地由以下组成：
10、-将两种粉末(分别为氧化铀uo2和puo2)一起研磨，以获得这些粉末的微粒化均质混合物；>
11、-筛分并且然后用uo2粉末稀释因此获得的混合物，以调整混合物的钚含量为燃料所需的含量；
12、-将混合物压成小球形式，并且在高温下烧结小球；和
13、-对小球进行矫正，以调整其尺寸符合规格。
14、所有purex和mimas方法的操作在cea核能理事会(nuclear energy directorate)于2008年出版的题为“treatment and recycling of spent nuclear fuel-actinidepartitioning-application to waste management”(通报版本，isbn 978-2-281-11377-8)的专著(下文称为参考文献[1])中被详细描述。
15、purex方法(称为coextm方法)的重要发展，在国际专利申请pct wo-a-2007/135178(下文称为参考文献[2])中提出。
16、这是因为，当确保铀和钚的回收和纯化与purex方法获得的那些相当的同时，coextm方法使得在与purex方法的溶解和分离步骤类似的那些之后，可能实施铀(vi)和钚(iv)的分隔，使得它导致获得包含铀和钚的混合物的第一水流，以及仅包含铀的第二水流。一旦第一水流的铀和钚通过液-液萃取被纯化，该水流就提供所谓的“共转化”工作室，其功能是通过铀和钚的草酸共沉淀和获得的沉淀的煅烧，制备可直接用于制造mox燃料的混合(u,pu)o2氧化物粉末。
17、无论在purex方法还是coextm方法中，草酸(共)沉淀在水溶液中实施，其中在coextm方法的情况下，先将铀(vi)和钚(iv)分别还原为iv氧化态和iii氧化态。
18、为了开发处理-再循环乏核燃料的新工厂，期望有一种方法，以最好地减少在燃料溶解在硝酸中与获得可直接用于制造mox燃料的混合(u,pu)o2氧化物粉末之间必须实施的操作的数量。
19、从有机溶液提取金属元素，同时通过将有机溶液与包含沉淀剂的水溶液接触来沉淀这些元素是已知的。该类型的提取被称为“通过沉淀的提取”或“沉淀提取”(或“沉淀-提取”)。
20、特别是，通过草酸沉淀从有机溶液提取单独的钚(iv)或与铀(vi)或镅(iii)在混合物中的钚(iv)是已知的。
21、因此在英国专利gb b-834,531(以下称为参考文献[3])描述了一种方法，所述方法由以下组成：将有机相与水相接触，所述有机相包含在煤油中的20％(v/v)磷酸三正丁酯(或tbp，其是用在purex和coextm方法中的萃取剂)，其中钚(iv)被先添加到2g/l的范围；所述水相包含1.5mol/l至3mol/l的硝酸和0.25mol/l的草酸，有机/水(或o/a)体积比为4。30分钟搅拌后，将包含草酸钚的水相抽出，并进行过滤以回收该草酸盐。同时，以o/a比为4用水洗涤有机相，以从该相中除去易于溶解或悬浮在所述相中的草酸钚，并在过滤后将其与先前回收的草酸钚组合。根据该参考文献的作者，钚(iv)将以99.4％沉淀。
22、最近，在欧洲专利申请ep-a-0 251 399(下文称为参考文献[4])中，描述了一种通过草酸沉淀从有机相中回收钚(iv)的方法，所述有机相包含在正十二烷中的15％、20％或30％(v/v)的tbp，并且在其中钚单独存在或连同铀(vi)或镅(iii)存在。在该方法中，首先将有机相稀释，以使钚浓度在10g/l以下，在有机相还含有铀的情况下，使总的钚和铀浓度在45g/l以下，以及然后将有机相与包含1mol/l的硝酸和0.5mol/l的草酸的水溶液接触。根据该参考文献的作者，草酸盐形式的钚(iv)的沉淀将是定量的或几乎定量的。当铀存在于有机相时，在沉淀中还发现或更多或更少量的草酸铀。
23、巧合的是，在他们的工作背景下，专利技术人发现，与参考文献[4]的教导相反，其强调如果希望获得钚的有效沉淀，就需要事先稀释有机相以使总的钚和铀含量在45g/l以下，当锕系元素(iv)和铀存在于总的锕系元素(iv)和铀(vi)含量大于45g/l的有机相中，而不对该有机相进行任何先前的稀释时，完全有可能非常令人满意地沉淀锕系元素(iv)(诸如钚或钍)和选择的一部分铀，前提是水溶液中硝酸和草酸的浓度选择适当。
24、他们还发现，如果水溶液中硝酸和草酸的浓度选择不当，那么沉淀中就会形成由铀、草酸盐和tbp组成的杂质，这使得使用该沉淀制备打算用于制造mox燃料的混合氧化物(u,pu)o2变得难以实现。这一点在参考文献[4]中一点也没有提到。
25、他们进一步发现，通过适当地选择硝酸和草酸的浓度，有可能以完美控制的u(vi)/pu(iv)质量比获得全部或几乎全部锕系元素(iv)连同一部分铀(vi)的沉淀，这也是参考文献[4]中一点也没有提到。
26、并且本专利技术正是基于这些实验发现。
27、本专利技术的公开内容
28、因此，本专利技术的目的是从有机溶液提取铀(vi)和锕系元素(iv)的方法，在所述有机溶液中铀(vi)和锕系元素(iv)以硝酸盐形式存在，其浓度使得硝酸铀(vi)的浓度高于硝酸锕系元素(iv)的浓度，并且硝酸铀(vi)和硝酸锕系元素(iv)的浓度之和大于或等于55g/l，有机溶液包含在有机稀释剂中的tbp，所述方法包括：
29、-有机溶剂和包含2mol/l至6mol/l的硝酸以及浓度大本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种从有机溶液提取铀(VI)和锕系元素(IV)的方法，在有机溶液中铀(VI)和锕系元素(IV)作为硝酸铀(VI)和硝酸锕系元素(IV)以使得硝酸铀(VI)浓度高于硝酸锕系元素(IV)浓度，并且硝酸铀(VI)浓度和硝酸锕系元素(IV)浓度之和大于或等于55g/L的浓度存在，有机溶液包含在有机稀释剂中的磷酸三正丁酯，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中有机溶液包含25％至35％(v/v)的磷酸三正丁酯。
3.根据权利要求2所述的方法，其中有机溶液包含30％(v/v)的磷酸三正丁酯。
4.根据权利要求1所述的方法，其中草酸在水溶液中的浓度大于或等于20g/L。
5.根据权利要求4所述的方法，其中草酸在水溶液中的浓度大于或等于22g/L。
6.根据权利要求1所述的方法，其中有机溶液/水溶液体积比大于或等于1.5。
7.根据权利要求1所述的方法，进一步包括用包含硝酸的水溶液洗涤沉淀一次或多次，每次洗涤之后将沉淀从水溶液分离。
8.根据权利要求1所述的方法，进一步包括用包含有机稀释剂的有机溶
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中锕系元素(IV)是钚(IV)或钍(IV)。
10.根据权利要求9所述的方法，其中锕系元素(IV)是钚(IV)。
11.一种处理从乏核燃料在硝酸中溶解产生的水溶液的方法，所述水溶液至少包括铀(VI)和锕系元素(IV)，所述方法包括至少以下步骤：
12.根据权利要求11所述的方法，在步骤a)和b)之间进一步包括洗涤步骤a)产生的有机溶液，所述洗涤包括将从步骤a)产生的有机溶液与包含0.5mol/L至6mol/L的硝酸的水溶液之间接触至少一次，以及然后将有机溶液与水溶液分离。
13.根据权利要求12所述的方法，其中洗涤水溶液包含4mol/L至6mol/L的硝酸。
14.根据权利要求11所述的方法，进一步包括步骤c)产生的有机溶液的再生，用于在步骤a)中再利用它。
15.根据权利要求11所述的方法，进一步包括将步骤b)产生的沉淀转化为混合氧化铀(VI)和氧化锕系元素(IV)。
16.根据权利要求11至15中任一项所述的方法，其中锕系元素(IV)是钚(IV)。
...【技术特征摘要】
1.一种从有机溶液提取铀(vi)和锕系元素(iv)的方法，在有机溶液中铀(vi)和锕系元素(iv)作为硝酸铀(vi)和硝酸锕系元素(iv)以使得硝酸铀(vi)浓度高于硝酸锕系元素(iv)浓度，并且硝酸铀(vi)浓度和硝酸锕系元素(iv)浓度之和大于或等于55g/l的浓度存在，有机溶液包含在有机稀释剂中的磷酸三正丁酯，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中有机溶液包含25％至35％(v/v)的磷酸三正丁酯。
3.根据权利要求2所述的方法，其中有机溶液包含30％(v/v)的磷酸三正丁酯。
4.根据权利要求1所述的方法，其中草酸在水溶液中的浓度大于或等于20g/l。
5.根据权利要求4所述的方法，其中草酸在水溶液中的浓度大于或等于22g/l。
6.根据权利要求1所述的方法，其中有机溶液/水溶液体积比大于或等于1.5。
7.根据权利要求1所述的方法，进一步包括用包含硝酸的水溶液洗涤沉淀一次或多次，每次洗涤之后将沉淀从水溶液分离。
8.根据权利要求1所述的方法，进一步包括用包含有机稀释剂的有机溶液洗涤沉淀一次或多次，每次洗涤之后将...
【专利技术属性】
技术研发人员：D·梅耶，M·伯特兰，D·布尔乔亚，J·杜兰，
申请(专利权)人：法国原子能源和替代能源委员会，
类型：发明
国别省市：
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