某些化学元素在用于抑制含元素钼和元素锆的水溶液中含钼酸锆沉淀物形成的应用制造技术

本发明专利技术涉及选自钚、碲、锑及其混合物的化学元素在用于抑制含有元素钼和元素锆的水溶液中钼酸锆沉淀物形成中的应用。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及某些化学元素用于抑制含钥酸锆沉淀物的形成的应用。本专利技术最特别的发现是在用过的燃料再加工领域的应用，其中在含有元素钥和元素锆的硝酸再加工溶液中，它可用于抑制含钥酸锆沉淀物的形成。
技术介绍
钥和锆是在用过的燃料再加工方法中遇到的两个主要的裂变产物，特别是在溶解辐射燃料和浓缩裂变产物及储存所产生的溶液步骤中。置于液体介质中(一般为硝酸溶液)的元素钥和锆的溶解度超过一定浓度，水溶液形式的钥和锆就会沉淀而形成含钥酸锆水合物的固体沉淀物。这些沉淀物的形成主要会产生两种类型的问题。第一是污垢层的形成，这会妨碍安装应用于用过的燃料再加工中的设备的正确操作，甚至不可逆地损坏它们。第二是沉淀物中次级离子的携带和积累，这可能通过后者中含有或通过后者表面吸附发生。例如，通过混合的锆和钥酸盐沉淀物的形成携带钚。另一个例子是铯，它可通过吸附在钥酸锆上被携带。因此，一般来说，放射性元素和可裂变材料的积累可由此产生，最终在所述过程的任何设备中接收溶解溶液或接收上游形成的钥酸锆。为找到这些缺陷的解决办法，已采取解决措施以去除形成的钥酸锆沉淀物。这些解决措施可以是机械方法或化学方法，特别是通过纯碱或含有碳酸根的溶液溶解沉淀物。但这些溶液有随之而来的影响，因为它们产生额外的废水，需再进行处理。目前，文献中没有提出技术性的建议旨在抑制含钥酸锆沉淀物的形成，特别是在用过的燃料再加工溶液中。在用过的燃料再加工的方法中，唯一涉及钥酸锆的研究聚焦于沉淀物的形成动力学，取决于操作条件，温度，酸度和浓度。其它更一般的研究描述了钥酸锆的可能应用，作为一种催化剂，离子交换剂，中间体用于ZrMo2O8的形成。因此，迫切需要一种技术解决方案，依靠此方案可减少甚至防止含有元素钥和元素锆的水溶液(例如硝酸溶液)中含钥酸锆沉淀物的形成，而不是通过控制操作条件温度、酸度和浓度。
技术实现思路
因此专利技术人出人意料地发现，在含有元素钥和元素锆的水溶液中某些化学元素可有助于抑制含钥酸锆沉淀物的形成。因此本专利技术涉及选自钚、碲、锑及其混合物的至少一种化学元素在含有元素钥和元素锆的水溶液中用于抑制包括钥酸锆的沉淀物形成中的应用。为了在说明中进行详细说明，我们详述以下定义。沉淀物通常是指一种不溶性的固体形成自以一定比例存在于水溶液中的至少两种可溶性化学元素(在此，钥和锆)，一旦超过上述化学元素溶解度界限时，此种固体就会形成。沉淀物的形成通常涉及两种现象-第一个是成核现象，期间化学元素相互反应以形成沉淀物的固体核前体；-第二个现象是从先前形成的固体核中微晶的结晶度生长。抑制通常是指引起减少甚至防止含钥酸锆沉淀物形成的作用。不想被理论约束，上述列出的一些元素将涉及含钥酸锆沉淀物的化学修饰。这样作为一个例子，以Pu(IV)形式的钚至少部分取代钥酸锆中的锆，以产生钚和锆的混合钥酸盐，它比钥酸锆更易溶，如在硝酸溶液中。结果就是具有Pu (IV) / (Zr+Pu (IV))比例的固体溶液的溶解度迅速增加，从而化学沉淀力降低。尤其是，本专利技术的水溶液是硝酸溶液，特别是来自硝酸溶解的用过的核燃料。例 如，硝酸溶液具有当量浓度(normality)为0. 5到6N和温度范围为20°C至其沸点。在本专利技术范围内，用作抑制剂的元素具有不是有机抑制剂或含有磷酸基的其他抑制剂的优势，这些抑制剂具有不稳定特性，特别是在硝酸介质中。此外，含有磷酸基的抑制剂可产生以钚、锆或钥元素磷酸盐形式的这些元素的沉淀物。有利地，根据本专利技术所述，能够抑制钥酸锆形成的化学元素是(IV)价钚和(VI)价碲，锑及其混合物。上述抑制元素可以是已存在于用于再加工用过的燃料的溶液中的元素。因此，当初始溶液中上述元素的量不足时，抑制操作至多由加入含元素钥和元素错的介质组成，抑制元素额外的量已存在于所述溶液中，以便提高其浓度。例如，该额外的量可能来自含有所述元素的回收流。因此，在这种情况下，抑制元素已存在于传统的再加工方法中，因而不会干扰其操作。从实用角度来看，本专利技术可通过包括以下步骤的抑制方法应用使含有元素钥和元素锆的水溶液与选自钚、碲、锑和/或其混合物的至少一种元素的至少一个预定量接触，选择所述预定量以便抑制含有钥酸锆沉淀物的形成。该预定量可以由进行的以下测试确定-与含有钥和锆而不含任何上述提及的抑制元素的溶液的对比测试，期间测量含形成的钥酸锆沉淀物的形成量；-用相同溶液测试，以不同的量加入上述提及的至少一种抑制元素，期间测量含钥酸锆沉淀物的形成量；用于获得减少甚至防止含钥酸锆沉淀物的形成的加入的预定量，可从这些测试中推断出。例如,对于当量浓度(归一化浓度,normality)为0. 5到6N的硝酸溶液(含有元素钥的浓度为0. 5至6g. L—1和元素错的浓度为0. 5至6g. L—1),締元素的浓度范围为0. 05至lg. L'元素碲能够抑制钥酸锆的形成。例如,对于当量浓度(归一化浓度,normality)为0. 5到6N的硝酸溶液(含有元素钥的浓度为0. 5至6g. L—1和元素错的浓度为0. 5至6g. L—1),钚元素的浓度范围为I至50g. L'元素钚能够抑制钥酸锆的形成。当本专利技术应用于再加工用过的燃料领域时，可通过再加工含有元素钥和元素锆的用过的燃料的方法实际应用，包括以下步骤-用过的核燃料溶解至硝酸中的步骤，通过此步骤以能够产生含钥酸锆沉淀物形成的量，获得含有元素钥和元素锆的溶液；-选自钚、碲、锑及其混合物的至少一种元素加入该溶液中的步骤，以便获得在上述溶液中用于抑制含钥酸锆沉淀物的形成的所述元素的所需浓度。例如,对于含有浓度为0. 5至6g. L—1的元素钥和浓度为0. 5至6g. L—1的元素错的当量浓度为0. 5到6N的硝酸溶液，选择加入溶液中的碲元素的量，以便获得在所述溶液中碲元素的浓度范围为0. 0 5至lg. L'例如,对于含有浓度为0. 5至6g. L—1的元素钥和浓度为0. 5至6g. L—1的元素错的当量浓度为0. 5到6N的硝酸溶液，选择加入所述溶液的钚元素的量，以便获得在所述溶液中钚元素的浓度范围为I至50g. L'根据下面涉及本专利技术应用的两个实施例并参照附图的附加说明，本专利技术将被更好的理解。当然，此附加说明仅仅作为本专利技术目的的说明，而绝不是对此目的的限制。附图说明根据应用于实施例2所述的操作条件，单图说明了随时间钥酸锆结晶度生长的相对速率对Te/Mo摩尔速率(R)的变化。具体实施方式实施例I该实施例说明了利用氧化度(IV)的钚在含有元素钥和元素锆的硝酸溶液中用于抑制钥酸锆的形成。要做到这一点，需在冷却条件下准备2个3N硝酸溶液-第一个溶液含有0. lg. L—1的钥和锆；-第二个溶液除含有0.7g. I71的钥和错外,还含有氧化度(IV) lg. I71的钚。这些溶液需平行加热并保持在87°C下。约一小时后第一个溶液沉淀。第二个溶液在加热时间至少6个小时后，才会沉淀。实施例2该实施例说明了利用氧化度(VI)的碲Te在含有元素钥和元素锆的硝酸溶液中用于抑制钥酸锆的形成。要做到这一点，制备3N硝酸溶液，含有0. Sg. L—1的钥和0. Sg. L—1的错，即浓度接近于在放射性燃料溶解期间会遇到的浓度。对于此溶液，氧化度(VI)的碲以碲酸的形式被加入，相对于Te(VI)的浓度(以g.本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.10.28 FR 09575901.选自钚、碲、锑及其混合物的至少一种化学元素在用于抑制含有元素钥和元素锆的水溶液中含钥酸锆沉淀物形成的应用。2.根据权利要求I所述的应用，其中所述化学元素选自(IV)价钚、(VI)价碲、锑及其混合物。3.根据权利要求I或2所述的应用，其中所述水溶液为硝酸溶液。4.根据权利要求3所述的应用，其中所述硝酸溶液来自通过硝酸对用过的核燃料的溶解。5.根据权利要求3或4所述的应用，其中所述硝酸溶液具有当量浓度范围为0.5到6N。6.根据权利要求3到5任一项所述的应用，其中所述硝酸溶液具有的温度范围为20°C到其沸点。7.根据上述权利要求任一项所述的应用，其中所述化学元素是(IV)价钚。8.根据权利要求I到7任一项所述的应用，其中对于含有浓度为0.5至6g. L—1的元素钥和浓度为0. 5至6g. L—1的元素锆的当量浓度为0. 5到6N的硝酸溶液，元素钚浓度范围为I 到 50g. L'9.根据权利要求I到6任一项所述的应用，其中所述化学元素是(VI)价碲。10.根据权利要求I到6和9任一项...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿拉斯泰尔·马尼亚尔多，
申请(专利权)人：法国原子能及替代能源委员会，阿海珐核循环公司，
类型：发明
国别省市：