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     

锝在Purex流程共去污段（1A槽）的走向

研究了在不同铀-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,锝在1A槽中的萃取行为及走向。实验结果表明1A槽中1AF为2mol/L和3mol/LHNO3介质时,锝进入1AP的比例分别为14.4％和27.0％。当1AF料液经加热预处理后,以3mol/LHNO3进料时,99.8％的锝进入了1AP。     

铀纯化循环中乙异羟肟酸净化锆的研究

为了考察Purex流程铀纯化循环采用乙异羟肟酸(AHA)纯化铀时锆的净化效果,进行了模拟2D槽萃取段和洗涤段条件下锆的单级分配实验以及模拟2D槽工艺的试管串级实验.单级实验结果表明,增大AHA浓度或降低洗涤酸度都有利于降低锆的分配比;对含铀体系,当磷酸二丁酯(HDBP)的浓度低于0.1 mol/L时,基本不影响锆的净化效果.在以0.2 mol/L AHA-0.5 mol/L HNO3为洗涤液,第8级进料、8级萃取、8级洗涤,流比(2DF/2DX/2DS)为1:0.48 :0.06工艺条件下进行了2次2D槽串级实验,结果表明,铀中锆的净化系数分别为3.2×104,4.3×104.     

锝的TBP萃取化学行为研究

报道了在硝酸体系中用３０％ＴＢＰ－正十二烷萃取Ｔｃ（Ⅶ）的实验结果。详细研究了硝酸、硝酸铀酰、硝酸铀（Ⅳ）、硝酸铵、亚硝酸钠、硝酸锆、硝酸钚、硝酸铈，亚硝酰钌、硝酸羟胺、硝酸肼浓度及温度、相比等因素对Ｔｃ（Ⅶ）萃取化学行为的影响。实验结果表明，在不含铀的硝酸体系中，硝酸、硝酸铵、硝酸钚、硝酸锆、硝酸铈、亚硝酸酰钌浓度及萃取温度对Ｔｃ（Ⅶ）的分配比影响很大，而亚硝酸钠、硝酸肼及硝酸羟胺浓度对Ｔｃ（Ⅶ）的分配比影响较小；在含铀的硝酸体系中，硝酸浓度对Ｔｃ（Ⅶ）的分配比有影响，而萃取温度、硝酸钚、锆的影响较小。Ｔｃ（Ⅶ）在含或不含铀的硝酸体系中，与ＴＢＰ分别形成ＵＯ２ＮＯ３·ＴｃＯ４·２ＴＢＰ和ＨＴｃＯ４·３ＴＢＰ萃合物。     

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。     

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.     

30%TBP-正十二烷/硝酸体系中浓钚的分配行为

研究了温度、水相中硝酸浓度和水相中钚浓度对30%TBP-正十二烷/硝酸体系中浓钚(两相平衡后水相中Pu(Ⅳ)质量浓度为0.35～11.1g/L时)的分配比D(Pu)的影响。研究结果表明:25℃下,当硝酸浓度大于1.5mol/L时,D(Pu)随着钚浓度的增高而下降;当酸度为0.4mol/L时,钚浓度对钚分配比影响不大。当两相平衡后水相中Pu(Ⅳ)质量浓度为1.34～3.80g/L,水相中硝酸浓度分别为1.5mol/L和3.0mol/L时,在25～60℃范围,钚的分配比随温度增加而增大,最大增大率为39.4%。25℃下,当酸度分别为1.5mol/L、3.0mol/L和4.5mol/L时,30%TBP-正十二烷作为萃取剂时Pu的分配比比根据文献计算出来的30%TBP-煤油体系的值要大一些。但酸度为0.4mol/L时,两个体系中Pu的分配比接近。     

在TBP-HNO_3体系中亚硝酰钌的萃取行为

本文研究了在30％(V/V)TBP-煤油～HNO_3体系中亚硝酰钌在不同条件下的萃取行为。在~(106)Ru料液酸度与水酸度不同时,测定了放置时间和温度分配比的关系,并测得在0.5M硝酸附近的分配比呈极大值,但在~(106)Ru料液与水相的酸度相同时,分配比随水相硝酸浓度增加而缓慢增加。此外,增加有机相对铀的负荷度,将使分配比下降,而γ辐解产物中的MBP,DBP和羟肟酸对分配比的影响却不明显。     

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。     

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。     

微量钌在Pu纯化循环中的行为

为了了解钌在Pu纯化循环中的行为,研究了相接触时间、相比、硝酸浓度对钌(Ru)分配比的影响,并通过台架试验研究了流比、料液酸度、洗涤级数、萃取级数、铀浓度对Ru净化的影响。结果表明：流比(2AF∶2AX)、料液(2AF)HNO₃浓度、洗涤级数、萃取级数、铀饱和度对Ru的净化具有显著的影响。台架热试验结果表明,Ru的净化系数高于1 000,远高于设计指标100。     

预处理过程对Np(Ⅴ)稳定性的影响

为了提高Purex流程铀纯化循环2D槽中镎的净化效果,研究了Np(Ⅳ)氧化条件,考察了用硝酸肼对钌进行预处理的过程中,预处理试剂浓度、酸度、温度、时间等不同预处理条件对Np(Ⅴ)稳定性的影响.结果表明,在0.2 mol/L酸度、85℃下保温2h,可以将料液中97％的Np(Ⅳ)氧化为Np(Ⅴ)或Np(Ⅵ).预处理时离子强...     

Purex流程中酸度对锆钌净化的影响

在保证Purex流程中钌高净化效率的基础上,尽量提高锆的去污效率,以优化 Purex流程去污工艺.本文通过搭建台架试验平台,采用多级萃取方式,模拟Purex流程中共去污过程,开展了 1 AF酸度和 1 AS酸度对铀锆钌在流程中的分布情况及对锆钌去污效果的影响研究.研究结果表明:提高1 AF酸度不利于锆的去污,有利于钌的...     

N,N,N',N'-四丁基-3-氧-戊二酰胺的水解和辐解稳定性研究

N,N,N’,N’-四丁基-3-氧-戊二酰胺(TBOPDA)对锕系元素具有良好的萃取性能,为了考察TBOPDA稳定性,研究了温度、酸度和吸收剂量对TBOPDA萃取性能的影响。研究结果表明,该萃取剂在水溶液中具有较高的稳定性,当酸度为1mol／L,温度达到50℃时,铀的萃取性能没有变化;当酸度提高到5mol／L时,50℃条件下,铀的萃取分配比下降约37％。TBOPDA具有较好的辐解稳定性,当纯萃取剂的吸收剂量达到1MGy时,萃取分配比有明显下降;稀释剂的加入会使萃取剂的辐解稳定性下降。     

钍铀核燃料后处理萃取过程的数学模拟及工艺流程的计算机优化

本文推导出了高酸度(0.42—3mol/1)下,钍铀和硝酸在30％TBP-煤油体系中的分配数学模型。同时,利用该模型对钍基核燃料后处理中钍铀分离净化工艺流程进行了计算机模拟和参数优化。经优化得到了一个最佳流程,通过实验验证,实验值和计算值相近。     

Purex(2B)过程中硝酸羟氨还原Pu(Ⅳ)的研究

在实验室条件下研究了硝酸羟氨在Purex过程2B槽中对钚的还原反萃取。单级反萃实验的结果表明,水相硝酸浓度、温度、平衡时间和硝酸羟氨浓度是影响钚的还原反萃的重要因素。钚反萃率随硝酸浓度的降低、温度的提高、平衡时间的加长和羟氨浓度的提高而增大。含钚和硝酸的30%TBP/煤油溶液长时间存放会严重影响钚的还原反萃。串级反萃实验表明,温度的提高和反萃段级数的增大可明显改善钚的收率。在所用的适当条件下得到了高于99.9%的钚收率,钚中去铀的分离系数大于250。     

NpO2+与UO22+阳阳离子络合对30%TBP-煤油萃取Np(Ⅴ)性能的影响

通过分光光度法和液闪计数法研究了Np(Ⅴ)与U(Ⅵ)间的阳阳离子络合作用对Np(Ⅴ)在30%TBP-煤油有机相中的萃取分配行为的影响。结果表明：Np(Ⅴ)-U(Ⅵ)阳阳离子络合物可被萃入TBP有机相中，其萃取分配系数较Np(Ⅴ)提高了数倍。随着U浓度在0.12～0.60 mol/L范围内升高，Np(Ⅴ)-U(Ⅵ)阳阳离子络合物萃取分配系数不断增加，当U浓度达到0.72 mol/L时，由于有机相铀饱和度原因，Np(Ⅴ)-U(Ⅵ)阳阳离子络合物萃取分配系数下降。在室温下，水相酸度为3 mol/L、铀浓度为0.60 mol/L、相比（o/a）为2∶1、两相接触时间为1 min时，Np(Ⅴ)的总萃取分配系数约为0.1，萃入有机相中的Np约占Np总量的9%。提高酸度有利于Np(Ⅴ)-U(Ⅵ)阳阳离子络合物的萃取，接触时间在1～8min范围内对萃取无影响。     

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。     

硝酸羟胺还原反萃高浓度钚

对硝酸羟胺(HAN)从30%TBP/煤油中还原反萃高浓度Pu(Ⅳ)的影响因素进行了研究。结果表明:延长两相接触时间、降低酸度、升高温度均有利于Pu(Ⅳ)的还原反萃;增大硝酸羟胺浓度虽然也有利于Pu(Ⅳ)的还原反萃,但是当HAN浓度大于0.4mol/L后,反萃率增加不明显;增加肼的浓度也有利于Pu(Ⅳ)的还原反萃,但当肼浓度大于0.2mol/L后,Pu(Ⅳ)的反萃率随肼浓度增加而降低;溶液中硝酸根浓度对Pu(Ⅳ)反萃率的影响明显;随着钚浓度增加,反萃率降低。钚在水相和有机相的分配对HAN还原反萃高浓度钚有显著影响。     

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。