PUREX流程中铀/钚分离用四价铀还原剂的制备

源于不向系统引入新的固体无机盐杂质,四价铀作为铀/钚分离的最佳还原剂得到了广泛的应用。目前,从硝酸铀酰还原制备四价铀的生产工艺有电解法、硝酸肼催化还原法和氢催化还原法。首先从热力学的角度论证了各工艺过程中所涉及的主反应与副反应,并结合工艺操作参数对比了各工艺过程。对比结果显示:电解法技术成熟、廉价可靠,但是转化率相对较低,需要后续开发新的电极材料及长寿命离子膜;硝酸肼催化还原法制备四价铀的工艺具有操作条件温和、产量大的优点,但是要求的原料纯度高,副反应严重且复杂;氢催化还原法已经在法国实现工程应用多年,具有成本低、产量高、反应速度快、副反应少的优点。因此,建议通过借鉴一般化工工业中氢气安全使用经验,在我国后处理厂中使用氢催化还原法制备四价铀工艺,并使用滴流床反应器,提高气液固接触效率,突破四价铀产能和产物浓度的瓶颈,满足使用需求。

逆流色谱分离感应耦合等离子质谱在线测量超痕量钚

将逆流色谱(CCC)与感应耦合等离子质谱(ICP-MS)相联,研究了几种两相体系在CCC中的固定相保留率,从中选择1%TNOA-正庚烷作固定相,通过CCC富集分离钚并去除基体及干扰元素,通过研究在线分离条件及定量方法等,建成了CCC分离ICP-MS在线测量超痕量钚的方法。采用该方法分析得到实际土壤样品中239Pu的含量与由传统的分离方法给出的结果相吻合。

铀、钚分离过程工艺优化研究

普雷克斯流程的实质在于利用磷酸三丁酯对铀、钚的高萃取性,利用钚的易氧化还原性质,实现铀、钚的萃取及相互分离.1B单元铀、钚分离过程通常都是把Pu(Ⅳ)还原成不易被TBP萃取的Pu(Ⅲ),反萃入水相中从而实现铀、钚的分离.我国某动力堆乏燃料处理厂采用四价铀做还原剂,硝酸肼做支持还原剂使钚被还原反萃从而实现铀、钚分离.基于此,通过对该厂近年的运行情况进行分析和研究,最终确定目前该厂1B单元的最佳运行方式,及今后可以进行优化改进的方向.

氨基羟基脲在Purex流程铀钚分离中的应用

研究了氨基羟基脲(HSC)的硝酸水溶液对30%TBP/煤油中Pu(Ⅳ)的还原反萃取行为,考察了HSC浓度、两相接触时间、两相相比、反萃液硝酸浓度、NO3-浓度、有机相U浓度和温度对Pu(Ⅳ)还原反萃的影响。结果表明:延长两相接触时间能显著提高Pu(Ⅳ)的反萃率,增加氨基羟基脲的浓度、降低反萃液酸度、降低NO3-浓度、增加有机相U浓度和升高温度也对Pu(Ⅳ)的反萃率有一定的提高。采用16级逆流反萃取实验(还原反萃段10级,补充萃取段6级),模拟Purex流程1B槽U/Pu分离工艺,在相比(1BF∶1BX∶1BS)为4∶1∶1的条件下,U的收率大于99.99%,Pu的收率大于99.99%;铀中去钚的分离因数SFPu/U=2.8×104;钚中去铀的分离因数SFU/Pu=5.9×104。HSC作为还原反萃取剂,可有效实现铀钚分离。

硝酸肼还原反萃取分离镎/钚的研究

镎的提取和分离是国际后处理领域重点关注的研究课题之一。在Purex流程中,硝酸肼常被用来作为亚硝酸的清扫剂,此外,由于硝酸肼对Np(VI)和Pu(IV)的氧化还原反应具有选择性,理论上可以利用其反应速率上的差异来实现镎与铀钚的分离。为探索硝酸肼分离镎/钚工艺提供可行性,本文采用单级萃取设备研究了硝酸肼还原反萃Np和Pu的过程。通过研究硝酸浓度、硝酸肼浓度和反应温度对还原反萃过程的影响,确定了Np(VI)和Pu(IV)反萃动力学方程和表现活化能。进一步通过动力学方程得出硝酸肼还原反萃Np(VI)和Pu(IV)的半反应时间,并对Np(VI)/Pu(IV)分离过程的工艺进行了初步探索。

N,N-乙基,羟乙基羟胺在PUREX流程铀钚分离中的应用

为了解N,N-乙基,羟乙基羟胺(EHEH)在PUREX流程铀钚分离中的作用,研究了EHEH对Pu(Ⅳ)的单级反萃取行为及其影响因素。结果表明,EHEH能够迅速地将有机相中的Pu(Ⅳ)还原反萃入水相,相比(o/a)为1∶1,接触时间5 s时,钚的反萃取率接近99%;相比(o/a)为4∶1时,5 s内钚的反萃取率可达到80%,相比增大,Pu的反萃取率降低。低酸、升温和提高EHEH浓度有利于钚的还原反萃取。采用14级逆流串级反萃取实验(还原反萃段8级,补充萃取段6级),模拟PUREX流程1B槽U/Pu分离工艺,在相比(1BX∶1BF∶1BS)为1∶4∶1的条件下,铀的收率大于99.999%,Pu的收率大于99.99%;铀中去钚的分离因数α(Pu/U)=1.1×104;钚中去铀的分离因数α(U/Pu)=3.2×105。EHEH作为还原反萃取剂,可以有效实现铀钚分离。

络合剂用于 Purex 流程中铀线低浓镎、钚分离的研究

对络合剂用于提高Ｐｕｒｅｘ流程铀线低浓Ｎｐ、Ｐｕ分离效果的可能性进行了初步探索。比较了几种羧酸型络合剂对Ｎｐ、Ｐｕ、Ｕ的络合分离效果。研究了络合剂浓度、ＨＮＯ３浓度、温度、相比、时间等因素的影响。模拟料液的逆流串级实验结果表明：采用合适的络合剂能显著改善Ｕ中Ｎｐ、Ｐｕ的分离效果，Ｕ－Ｎｐ分离系数增大１００—３００倍，Ｕ－Ｐｕ分离系数增大近１个数量级。

甲醛肟在Purex流程铀钚分离中的应用

为了进一步优化Purex流程,研究了甲醛肟(FO)的硝酸水溶液对30%TBP/煤油中Pu(Ⅳ)的还原反萃取行为,考察了FO浓度、两相接触时间、两相相比、反萃液硝酸浓度、NO3-浓度、有机相U浓度和温度对Pu(Ⅳ)的还原反萃的影响。结果表明:延长两相接触时间能显著提高Pu(Ⅳ)的反萃率,增加甲醛肟的浓度、降低反萃液酸度、降低NO3-浓度、增加有机相U浓度和升高温度也对Pu(Ⅳ)的反萃率有一定的提高。采用16级逆流反萃取实验(还原反萃段12级,补充萃取段4级),模拟Purex流程1B槽U/Pu分离工艺,在相比(1BF∶1BX∶1BS)为4∶1∶1的条件下,U和Pu的回收率均大于99.99%;铀中去钚的分离因子SF(Pu/U)=1.0×104;钚中去铀的分离因子SF(U/Pu)=8.3×104。FO作为新型络合-还原反萃取剂,可有效实现铀钚分离。

Purex流程铀钚分离工艺单元数学模型研究

在铀钚分离工艺单元单级数学模型和混合澄清槽瞬态数学模型的基础上,建立了以U(Ⅳ)-N_2H_4为还原反萃剂、混合澄清槽为萃取设备的Purex流程铀钚分离工艺单元数学模型,开发了计算机模拟程序,并使用台架实验数据对程序的可靠性进行了验证。结果表明,模拟程序的计算值和实验值符合良好。在此基础上,利用模拟软件对铀钚分离工艺单元的工艺参数进行了计算分析,结果表明:1BX_1加入位置、1BS和1BX_2酸度对钚反萃率无太大影响,但1BX_1加入位置和补萃级数对钚中去铀系数SF_(U/Pu)有一定影响。

Purex流程铀钚分离工艺中锝对镎走向的影响

在HNO3-U(Ⅳ)-N2H4-Tc(Ⅶ)-Np(Ⅴ)体系中,Np(Ⅴ)迅速还原为Np(Ⅳ)。对比研究表明,Tc是该体系中Np(Ⅴ)迅速还原的主要原因。该体系中的主要反应是U(Ⅳ)将Tc(Ⅶ)还原为Tc(Ⅳ),进而Tc(Ⅳ)将Np(Ⅴ)还原为Np(Ⅳ)。本文通过串级和台架实验研究了该体系中锝对镎走向的影响。结果表明,Np(Ⅴ)的还原速度随HNO3浓度、初始Tc浓度的增大和温度的升高而加快。在模拟Purex流程铀钚分离工艺的条件下,试管串级和微型混合澄清槽台架实验结果表明,提高1AP料液中Tc(Ⅶ)的浓度、升高反应温度,Np进入1BU中的百分含量增加。

TBP-煤油体系中U(Ⅵ)的光化学还原以及在铀、钚分离上的应用

文章研究了30%TBP-煤油体系中U(VI)的光化学还原以及有机相中HNO_2含量、温度对光化学过程的影响,并测定了光化学反应后有机相对铀的保留量以及对裂片元素^(95)Zr-^(95)Nb,^(103)Ru和^(153)Gd的萃取性能的影响。按照Purex过程1 B柱工艺进行了光化学还原反萃分离钚的单级试验。结果表明,铀、钚分离效果是满意的,光化学反应对铀在有机相中的保留和对裂片元素的净化没有明显影响。

计算机模拟法研究铀钚的非还原分离

应用遗传算法研究了铀钚的非还原分离，得到了一个可行的工艺条件，计算了该工艺条件下Ｕ（Ⅵ）、Ｐｕ（Ⅳ）和酸的浓度剖面，分析了各变量的灵敏度和操作弹性。计算结果表明，用稀酸可以实现铀钚的非还原分离，同时得到铀产品及不同钚浓度的制备ＭＯＸ元件的铀钚混合液。

乙异羟肟酸改善Purex流程铀产品中U-Pu的分离

研究采用新的无盐络合剂乙异羟肟酸 (AHA)来改善Purex流程铀线U Pu分离。萃取及洗涤体系中Pu(Ⅳ )及U(Ⅵ )的分配实验结果表明 :AHA能够很好地络合Pu(Ⅳ ) ,它既能抑制水相中Pu(Ⅳ )被 30 %TBP/OK萃取 ,又能有效地把萃取到 30 %TBP/OK中的Pu(Ⅳ )洗涤到水相。同时 ,AHA的存在不影响 30 %TBP/OK对U(Ⅵ )

羟基脲还原Pu(Ⅳ)和在U/Pu分离中的应用研究

研究了在 3 0 %TBP/煤油和HNO3 水溶液混合相中羟基脲 (HU)还原Pu(Ⅳ )的动力学。研究表明 :HU可还原Pu(Ⅳ )到Pu(Ⅲ ) ,混合相中的还原速率方程可表示为 -dc(Pu(Ⅳ ) ) /dt=kc(HU)·c- 3 2(HNO3 )c2 mix(Pu(Ⅳ ) )c- 1mix(Pu(Ⅲ ) ) ,其中 ,k为速率常数 ,15℃时 ,k =( 896± 5 9)mol2 3 ·L- 2 3 ·min- 1。以HU作Pu(Ⅳ )的还原剂 ,用离心试管模拟了Purex流程 1B槽中的U/Pu分离 ,进行了 16级逆流串级实验。串级实验中 ,U中去Pu的分离系数达 5 4× 10 4 ,Pu中去U的分离系数为 1 8× 10 5,每kgU产品中的Pu含量约为 11μg。

钚电解还原脉冲筛板柱研究进展

在核燃料后处理工艺中，由于ＴＢＰ对不同价态的铀钚离子的萃取能力有显著差异，通过氧化还原多次调节铀钚离子的价态就能实现他们对裂片产物的去污及他们之间的相互分离［１］。因此，氧化还原剂的选择是后处理过程中一个至关重要的问题。为适应我国动力堆燃料循环体系的发展及改进后处理流程，简要介绍钚电解还原工艺的特点，论述钚的电解还原原理及其在电脉冲柱中的传质过程，主要介绍电脉冲柱由隔膜式、隔离体式到完全不分阴极室及阳极室的简单的普通脉冲柱型式的发展，以确定我国电解还原脉冲筛板柱发展的基础。

意大利完成20千克高浓铀与钚的转运工作

【美国国家核军工管理局网站2014年3月24日报道】意大利与美国于2014年3月24日宣布，两国已合作完成将约20千克过剩高浓铀和分离钚从意大利转移至美国的运输工作。

IAEA公布俄罗斯的钚库存数据

【国际原子能机构网站2012年11月23日报道】国际原子能机构（IAEA）于2012年11月23日公布了俄罗斯的钚库存数据。这些数据源自俄常驻维也纳代表团于10月26日向原子能机构提交的一份普通报告。截至2011年12月31日，俄国内共有49．5吨未受辐照的钚：在后处理设施中共贮存有48．1吨未受辐照的分离钚，反应堆厂址或其他地点的未受辐照的混合氧化物（MOX）燃料或其他产品中有0．3吨钚。

如何把钚的问题化难为易

对全世界贮存的分离钚进行后处理既费钱又危险 ,并且还受到恐怖分子的威胁 ;如果进行处置 ,费用也很高。但现在已经有了一些简单易行的新路子 。

美称日本将移交数百千克敏感核材料

【新华网华盛顿2014年3月24日电】美国白宫2014年3月24日发表声明说,日本将向美国移交＂数百千克敏感核材料＂,包括高浓铀与分离钚,由美国销毁和处理。