[发明专利]一种对高放废物中MA/RE进行相互分离的方法

说明书

技术领域

本发明涉及核工业乏燃料后处理流程产生的高放废物处理处置领域，尤其是高放废物中MA/RE的相互分离。

背景技术

作为乏燃料(SF)后处理产生的高放废物(HLLW)，其安全的处理与处置是核燃料循环技术的关键环节之一。乏燃料中含有长寿命(数百万年)的次锕系元素(MA)和发热元素等裂片产物(FP)，后处理的现状是：除了分离回收有用金属U和Pu，一部份的Np和差不多所有的FP元素都进入了酸性HLLW中。HLLW中的MA是长寿命裂片产物，以三价Am和Cm为代表，其长达数百万年的半衰期，被认为是对环境安全造成长期负担、影响地球生态环境最危险的潜在的有害元素之一，需要对其进行有效分离和安全处置。从HLLW中分离回收MA，可以使玻璃固化体数量显著减少；从HLLW处理处置的经济性提高、生态环境负担降低、资源有效利用的观点来看，也有极其重要意义，对构筑创新型的核燃料循环体系有重要贡献。

含磷的正辛基苯基-N，N′-二异丁基胺甲酰甲基氧化膦(CMPO)吸附剂对MA的吸附分离也有研究，代表性的有美国ANL和ORNL研究的CMPO/XAD-7吸附剂等，由于它是把液相的萃取剂和稀释剂灌注在多孔的高分子XAD-7系列载体上，灌注量有限，饱和吸附容量太低，加上耐酸耐高温耐辐射性能尚且欠佳，用于从酸性HLLW中分离MA尚不具备条件。

近年来，MA的分离研究主要集中于以溶剂萃取技术为主的、以含“硬”原子O为萃取剂进行的MA+RE组分离、以及用含“软”原子N或S为萃取剂将MA+RE组的MA/RE进行相互分离。RE为稀土元素，包括15个镧系元素以及钪和钇。

对于MA+RE组分离，代表性的有美国ANL的TRUEX流程、美国和俄罗斯(KRI)的UNEX流程、法国原子能委员会(CEA)的DIAMEX流程、日本原子力研究所(JAERI)的ARTIST流程、以及中国清华大学的TRPO流程等多循环萃取分离流程，同时也有日本核燃料循环机构(JNC)的SETFICS流程、JAERI的DIDPA流程、以及法国CEA的PALADIN流程等一循环萃取分离流程。选择含有O原子的萃取剂如CMPO、三烷基氧化膦(TRPO)、N，N，N′，N′-四辛基-3-氧杂戊烷-1，5-二酰胺(TODGA)并选择性的使用二乙烯三胺五乙酸(DTPA)等酸性螯合剂，MA和部分RE的混合物能够很好的从酸性HLLW中分离出来。

对于MA/RE相互分离，由于次锕系元素与稀土元素一般都以三价为主，化学性质极其相似，使得MA/(稀土元素)RE相互分离及其困难。现有技术中代表性的代表性的有美国ORNL的TALSPEAK-CTH流程、美国-德国等的CYANEX301流程、德国Karlsruhe和法国CEA的BTPs流程以及在此基础上在欧盟框架内提出的NEWPART项目等，大多使用的是以二(2，4，4-三甲基戊基)二硫代膦酸为代表的硫代烷基膦酸等含S萃取剂、以及6，6′-二(5，6-二烷基-[1，2，4]三嗪-3-取代)-[2，2]′-双吡啶(C₅-BTBP)等为代表的含N萃取剂，选择合适的烷基取代基，可以在HNO₃溶液中选择性分离MA和RE。

但采用的萃取剂在正十二烷和煤油等常用碳氢稀释剂中有限的溶解度，必须使用二乙基苯、特-丁基苯、或含高度支链化1，1，2，2，3，3，4，4，-八甲基丁烷为主的加氢四丙烯混合物(TPH)等一些毒性稀释剂；或者为了抑制出现的第三相，必须加入30％磷酸三丁酯(TBP)或30％正辛醇等有机相调整剂；且耐酸耐辐射等性能不高，化学稳定性较差，降解产物多，使得分离过程必须使用大容量多段萃取设备，在后处理流程中产生大量液体废物和有毒的难以处理的二次放射性有机废物，由此发生的溶剂化学不安定性导致对后处理循环安全性的担忧。

发明内容

本发明提供了一种分离效果好、环保的对高放废物中MA/RE进行相互分离的方法。

一种对高放废物中MA/RE进行相互分离的方法，包括以下步骤：

(1)将含次锕系元素MA及稀土元素RE的硝酸盐溶液中的硝酸浓度调至0.005～0.03摩尔/升。

调整硝酸浓度时可用浓度为6摩尔/升的浓硝酸水溶液进行调整，优选将硝酸浓度调至0.01摩尔/升，这样可达到最佳的分离效果。

所述的含次锕系元素MA及稀土元素RE的硝酸盐溶液可来自但不仅限于来自文献记载的中、日、美、欧各国所采用的核燃料后处理流程中的MA+RE组分离产物。