[發明專利]一種后處理萃取分離流程中提高洗锝效果的方法

有效

• 申請號: 201210152562.9
• 申請日: 2012-05-17
• 公開（公告）號: CN103426489A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發明（設計）人: 張春龍;何輝;唐洪彬;陳延鑫
• 申請（專利權）人: 中國原子能科學研究院
• 主分類號: G21C19/46
• 分類號: G21C19/46;C22B60/02;C22B60/04;C22B61/00
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技術領域

本發明涉及核燃料后處理技術領域，特別涉及一種后處理萃取分離流程中提高洗锝效果的方法。

背景技術

乏燃料中的锝由²³⁵U和²³⁹Pu發生的裂變反應生成，其中²³⁵U熱中子裂變生成⁹⁹Tc的產額為6.16％。在動力堆燃料中，²³⁵U富集度為3.2％，燃耗為33000MWd/tU時，每噸乏燃料中含有約850g的锝。隨著燃料元件的燃耗加深、燃料中的²³⁵U加濃度的提高，锝產量也隨之提高。因此，锝在乏燃料中是大量存在的元素，其在乏燃料后處理工藝中的行為和影響不容忽視。

在乏燃料后處理Purex流程鈾钚共去污工藝段(1A)中，锝和鈾、鋯、钚的共萃取行為使其以較高的分配系數與鈾钚一起被萃到有機相中(1AP)。若在鈾钚分離時采用U(IV)-N₂H₄分別作還原劑和支持還原劑，由于锝能催化HNO₃使之氧化N₂H₄，破壞系統中的還原氣氛。如此，锝可同還原劑U(IV)起反應，降低了鈾、钚分離的效率，嚴重時有可能破壞鈾和钚的有效分離。目前隨著反應堆中燃料燃耗的提高，料液中锝的含量增多，這樣它對鈾钚分離的干擾破壞作用也增大。因此，萃取了鈾、钚、锝的有機相在進入鈾钚分離工藝段(1B)之前洗除锝是非常重要的。锝的分配系數是隨水相硝酸濃度提高而下降，因此采用高濃度硝酸可以將锝洗滌下來。洗锝工藝使用是Purex流程回收復用的高濃度硝酸，其中含氚，為避免氚進入后續工藝，需采用新鮮的低濃度硝酸溶液洗除氚，基于以上原因，锝洗工藝實際采用的是雙酸洗滌流程，兩股液流TcSS1(高酸進料)和TcSS2(低酸進料)分別從多級混合澄清槽的不同進料點進入洗锝工藝段(TcS)表示，如圖1所示。

法國UP3、UP2-800和日本的六個所后處理廠洗锝工藝TcSS₁選擇10mol/L含氚的HNO₃溶液，TcSS₂選擇1.5mol/L新鮮的HNO₃溶液，其流量條件為商業機密，目前尚未見文獻報道。

由于影響洗锝工藝段(TcS)的因素眾多，如洗滌級數、洗滌硝酸濃度、洗滌硝酸相對于1AP(即TcSF)的流比等，改變以上的任何一個工藝參數都會對TcS工藝段的洗锝效果產生影響，因此，要優化如此多的參數變量來獲得優化的洗锝效果難度很大。

發明內容

本發明克服了乏燃料后處理中試廠洗锝工藝對锝去污系數不高的缺點，提供了一種大幅度提高了除锝效果的后處理萃取分離流程中洗锝的方法。

為了解決上述技術問題，本發明是通過以下技術方案實現的：

一種后處理萃取分離流程中提高洗锝效果的方法，是1AP采用酸洗滌工藝，關鍵在于，提高洗滌硝酸的總用量，硝酸的總用量為1AP中鈾含量的3.4倍(摩爾比)至8倍(摩爾比)之間。

本發明還可以：

硝酸采用兩股進料，其中TcSS1硝酸濃度為9mol/L，由第4級進入，TcSS2硝酸濃度為2mol/L，由第8級進入，流比條件為1AP∶TcSS1∶TcSS2＝1∶0.10～0.20∶0.20～0.245。

所述的流比條件為1AP∶TcSS1∶TcSS2＝1∶0.15∶0.245。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

本發明提供的技術方案通過對洗锝工藝段TcS進行反復研究，研究發現提高洗滌硝酸的總用量，總用量為1AP中鈾含量的3.4倍(摩爾比)至8倍(摩爾比)之間，實現了锝去污系數能夠達到30.1，是目前現有方法去污系數的10倍以上，大幅度提高了TcS工藝的除锝效果，它不僅減少了進入TcSP中锝的含量，而且可減少1B工藝段中U(IV)的使用量，這對后處理廠來講，經濟效益十分顯著。