乙异羟肟酸改善铀纯化循环Ru去污的研究

研究了乙异羟肟酸(AHA)浓度、酸度、温度及时间等因素对Ru预处理效果的影响,结果表明,预处理酸度为0.2 mol/L时,0.2 mol/L AHA为预处理试剂在80℃保温预处理3 h,Ru在ψ=30%TBP/煤油中的分配比(D(Ru))约降至预处理前的1/3.在选定的上述预处理条件下进行模拟铀纯化循环2D槽串级实验,结果表明,Ru的去污因子(DF(Ru))为1.82×103,较不进行料液预处理时的DF(Ru)提高近6倍.     

Purex流程的改进Ⅰ.共去污单元锆、钌净化工艺

通过单级实验,研究了不同铀饱和度、酸度、温度条件下30%TBP对锆、钌的萃取规律,在此基础上确定了提高1A净化锆、钌的工艺,并进行了台架实验验证。研究结果表明：提高铀饱和度、温度和酸度有助于降低钌在30%TBP中的分配比;在30%TBP中,高铀饱和度条件下,锆分配比受铀饱和度的影响远大于水相硝酸浓度的影响;温度对锆的分配比影响不显著。当1A槽采用4mol/L硝酸进料、4mol/L硝酸洗涤时,45℃条件下,铀、钚的回收率达99.98%,钌的去污系数约达到10⁵。     

单甲基肼预处理对2D槽中钌的净化研究

通过单级条件实验研究单甲基肼或肼浓度、预处理酸度、温度等因素对钌预处理效果的影响。采用确定的条件进行了模拟铀纯化循环2D槽的串级实验，获得了1CU料液经单甲基肼预处理后钌的净化系数（DF（Ru））。串级结果列于表1。结果表明，单甲基肼作为预处理试剂提高钌净化的效果明显，较料液中未加预处理试剂的净化系数提高近8倍。     

PUREX流程1A槽中锝的走向分析

结合基础研究数据和工艺实验数据,对核燃料后处理PUREX流程共去污槽（1A槽）中锝的走向进行了分析。工艺实验数据表明：1A槽萃取段中TBP对锝与锆的共萃取行为是影响锝走向的主要因素。硝酸浓度会显著影响TBP对锝与锆的共萃取性能,当c(HNO₃)＜3 mol/L时,提高硝酸浓度可以促进水解的锆解离生成Zr⁴⁺,从而促进锆锝共萃取;当c(HNO₃)≥3 mol/L时,硝酸可能会参与锆与锝的萃取。在0.5~5 mol/L的范围内,提高硝酸浓度有利于锝的萃取。在1A槽洗涤段硝酸浓度分布相近的条件下,1A槽中锝的走向取决于萃取段硝酸浓度的分布。萃取段硝酸浓度分布不同,将导致进入1A槽有机产品液（1AP）的锝含量比例不同,萃取段硝酸浓度越高,越有利于锝进入1AP。     

乙醛肟还原钚的动力学及其在Purex流程铀钚分离中的应用

采用分光光度法研究乙醛肟浓度、酸度、NO^-₃浓度、Fe(Ⅲ)浓度和温度等对乙醛肟还原Pu(Ⅳ)反应的影响，得到了反应速率方程和相应的物化参数。实验表明：提高乙醛肟浓度和温度、降低酸度皆有利于加快乙醛肟与Pu(Ⅳ)反应的速率，而NO^-₃浓度和Fe(Ⅲ)浓度却对反应的速率影响不大；25℃时，该反应的速率常数为（39.51±0.05）(mol/L)^1.1·min^-1，反应活化能E_a=（88.96±9.43）kJ/mol。乙醛肟反萃Pu(Ⅳ)的单级实验和模拟Purex流程1B槽的串级实验结果表明：在以乙醛肟为还原剂的8级反萃、6级补萃的串级实验中，铀的收率大于99.99%，钚的收率为99.99%，铀中去钚的分离系数达到1.05×10⁴，钚中去铀的分离系数达到2.7×10⁵。      

Purex过程镎分离和纯化的研究

本文报道了用串级萃取方法研究普勒克斯过程铀线镎的走向的控制,并推荐了从铀线2DW中定量回收、分离、纯化镎的合适工艺条件。讨论了影响因素。按所推荐工艺条件,2D槽2DW中镎回收率达97.3—99.9％,铀损失小于160毫克/升。3D镎萃取槽中,镎回收率可以达到约99—99.6％。镎中钚分离系数达(1.4～3.5)×10~3。2N镎反萃槽中,镎回收率可达99.3—99.5％,镎中去铀分离系数为2×10~2—1.7×10~3,镎中钍分离系数40—5.4×10~2,镎中钚分离系数仅为2.3—5.3左右。     

Purex流程1A工艺单元锝萃取行为研究

通过计算机模拟研究了不同燃耗和不同工艺条件下,硝酸、锆、铀、钚和锝在Purex流程1A中的萃取行为,获得了相应萃取行为数据,测定了不同硝酸浓度下锝锆共存时锝的分配比D₍Tc(Zr))、锆的分配比D_Zr以及锝的分配比D_Tc,再结合1A中硝酸、锆、铀和钚萃取行为数据,解析锝的萃取行为。结果表明,萃取段锝因锆锝共萃进入有机相,洗涤段锝因铀锝共萃和钚锝共萃留在有机相,相比于硝酸浓度变化对锝萃取的影响,洗涤段铀锝共萃和钚锝共萃的作用更重要。     

锝在1A槽和锝洗涤槽中的走向、行为与控制研究

实验测定了不同铀-锆-锝比条件下,硝酸浓度对Tc（Ⅶ）在30％TBP/OK中分配系数的影响。在混合澄清槽实验中,研究了锝在1A槽中的走向行为。结果表明:以Zr（NO3）4和NH4TcO4等化学纯试剂与回收纯化的UO2（NO3）2配制1AF时,分别以2mol/L和3 mol/L　HNO3为1A槽进料,锝进入1AP的份额分别为14.4％和27.0％,当1AF料液用经蒸煮回收的U-Tc-Zr配制,以3mol/L HNO3作为1A槽进料时,99.8％锝进入1AP。 同时研究了不同1AP中铀、锝、锆的硝酸洗涤行为,目的是为后处理中试厂锝洗槽设计     

单甲基肼改善铀纯化循环中钌的净化

通过单级条件实验研究单甲基肼或肼浓度、预处理酸度、温度等因素对钌的预处理效果的影响。采用确定的条件进行了模拟铀纯化循环2D槽的串级实验,获得了料液经单甲基肼或肼预处理后钌的净化系数（DF_Ru）。结果表明,单甲基肼作为预处理试剂提高钌净化的效果明显,与料液中未加预处理试剂相比,其净化系数提高近10倍,且在相同预处理条件下,其预处理效果优于肼。通过台架温试验,进一步验证了单甲基肼对钌的预处理效果,钌的净化系数达到10⁴。     

铀钚萃取洗涤-共反萃工艺Ⅰ.串级工艺优化

快堆燃料后处理是实现快堆燃料闭式循环的关键环节之一,快堆乏燃料中裂变产物含量高,进行后处理需要多个铀钚萃取洗涤-共反萃循环才能达到去污效果。本研究针对快堆乏燃料高钚浓度和需要多个萃取洗涤 共反萃循环净化裂变产物的特点,采用模拟料液通过多次串级实验,确定了满足铀钚收率及避免钚聚合的铀钚萃取洗涤-共反萃工艺,实验结果表明,1A铀、钚萃取收率分别为99.995%和99.996%,1B铀、钚反萃收率分别为99.936%和99.996%。