[發(fā)明專利]一種對高放廢物中MA/RE進(jìn)行相互分離的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910096094.6
• 申請日: 2009-02-09
• 公開（公告）號: CN101483079A
• 公開（公告）日: 2009-07-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張安運
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: G21F9/04
• 分類號: G21F9/04;G21F9/12;B01D15/08
• 代理公司: 杭州天勤知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 胡紅娟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及核工業(yè)乏燃料后處理流程產(chǎn)生的高放廢物處理處置領(lǐng)域，尤其是高放廢物中MA/RE的相互分離。

背景技術(shù)

作為乏燃料(SF)后處理產(chǎn)生的高放廢物(HLLW)，其安全的處理與處置是核燃料循環(huán)技術(shù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。乏燃料中含有長壽命(數(shù)百萬年)的次錒系元素(MA)和發(fā)熱元素等裂片產(chǎn)物(FP)，后處理的現(xiàn)狀是：除了分離回收有用金屬U和Pu，一部份的Np和差不多所有的FP元素都進(jìn)入了酸性HLLW中。HLLW中的MA是長壽命裂片產(chǎn)物，以三價Am和Cm為代表，其長達(dá)數(shù)百萬年的半衰期，被認(rèn)為是對環(huán)境安全造成長期負(fù)擔(dān)、影響地球生態(tài)環(huán)境最危險的潛在的有害元素之一，需要對其進(jìn)行有效分離和安全處置。從HLLW中分離回收MA，可以使玻璃固化體數(shù)量顯著減少；從HLLW處理處置的經(jīng)濟(jì)性提高、生態(tài)環(huán)境負(fù)擔(dān)降低、資源有效利用的觀點來看，也有極其重要意義，對構(gòu)筑創(chuàng)新型的核燃料循環(huán)體系有重要貢獻(xiàn)。

含磷的正辛基苯基-N，N′-二異丁基胺甲酰甲基氧化膦(CMPO)吸附劑對MA的吸附分離也有研究，代表性的有美國ANL和ORNL研究的CMPO/XAD-7吸附劑等，由于它是把液相的萃取劑和稀釋劑灌注在多孔的高分子XAD-7系列載體上，灌注量有限，飽和吸附容量太低，加上耐酸耐高溫耐輻射性能尚且欠佳，用于從酸性HLLW中分離MA尚不具備條件。

近年來，MA的分離研究主要集中于以溶劑萃取技術(shù)為主的、以含“硬”原子O為萃取劑進(jìn)行的MA+RE組分離、以及用含“軟”原子N或S為萃取劑將MA+RE組的MA/RE進(jìn)行相互分離。RE為稀土元素，包括15個鑭系元素以及鈧和釔。

對于MA+RE組分離，代表性的有美國ANL的TRUEX流程、美國和俄羅斯(KRI)的UNEX流程、法國原子能委員會(CEA)的DIAMEX流程、日本原子力研究所(JAERI)的ARTIST流程、以及中國清華大學(xué)的TRPO流程等多循環(huán)萃取分離流程，同時也有日本核燃料循環(huán)機(jī)構(gòu)(JNC)的SETFICS流程、JAERI的DIDPA流程、以及法國CEA的PALADIN流程等一循環(huán)萃取分離流程。選擇含有O原子的萃取劑如CMPO、三烷基氧化膦(TRPO)、N，N，N′，N′-四辛基-3-氧雜戊烷-1，5-二酰胺(TODGA)并選擇性的使用二乙烯三胺五乙酸(DTPA)等酸性螯合劑，MA和部分RE的混合物能夠很好的從酸性HLLW中分離出來。

對于MA/RE相互分離，由于次錒系元素與稀土元素一般都以三價為主，化學(xué)性質(zhì)極其相似，使得MA/(稀土元素)RE相互分離及其困難。現(xiàn)有技術(shù)中代表性的代表性的有美國ORNL的TALSPEAK-CTH流程、美國-德國等的CYANEX301流程、德國Karlsruhe和法國CEA的BTPs流程以及在此基礎(chǔ)上在歐盟框架內(nèi)提出的NEWPART項目等，大多使用的是以二(2，4，4-三甲基戊基)二硫代膦酸為代表的硫代烷基膦酸等含S萃取劑、以及6，6′-二(5，6-二烷基-[1，2，4]三嗪-3-取代)-[2，2]′-雙吡啶(C₅-BTBP)等為代表的含N萃取劑，選擇合適的烷基取代基，可以在HNO₃溶液中選擇性分離MA和RE。

但采用的萃取劑在正十二烷和煤油等常用碳?xì)湎♂寗┲杏邢薜娜芙舛龋仨毷褂枚一健⑻?丁基苯、或含高度支鏈化1，1，2，2，3，3，4，4，-八甲基丁烷為主的加氫四丙烯混合物(TPH)等一些毒性稀釋劑；或者為了抑制出現(xiàn)的第三相，必須加入30％磷酸三丁酯(TBP)或30％正辛醇等有機(jī)相調(diào)整劑；且耐酸耐輻射等性能不高，化學(xué)穩(wěn)定性較差，降解產(chǎn)物多，使得分離過程必須使用大容量多段萃取設(shè)備，在后處理流程中產(chǎn)生大量液體廢物和有毒的難以處理的二次放射性有機(jī)廢物，由此發(fā)生的溶劑化學(xué)不安定性導(dǎo)致對后處理循環(huán)安全性的擔(dān)憂。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種分離效果好、環(huán)保的對高放廢物中MA/RE進(jìn)行相互分離的方法。

一種對高放廢物中MA/RE進(jìn)行相互分離的方法，包括以下步驟：

(1)將含次錒系元素MA及稀土元素RE的硝酸鹽溶液中的硝酸濃度調(diào)至0.005～0.03摩爾/升。

調(diào)整硝酸濃度時可用濃度為6摩爾/升的濃硝酸水溶液進(jìn)行調(diào)整，優(yōu)選將硝酸濃度調(diào)至0.01摩爾/升，這樣可達(dá)到最佳的分離效果。

所述的含次錒系元素MA及稀土元素RE的硝酸鹽溶液可來自但不僅限于來自文獻(xiàn)記載的中、日、美、歐各國所采用的核燃料后處理流程中的MA+RE組分離產(chǎn)物。