[发明专利]将铀(Ⅵ)与锕系元素(Ⅳ)和/或锕系元素(Ⅵ)分离的方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及将铀(VI)与一种或多种锕系元素(IV)和/或锕系元素(VI)，特别是从钍(IV)、铀(IV)、钚(IV)、镎(IV)、钚(VI)和镎(VI)分离的方法，以及涉及该方法的应用。 

本方法尤其可用于乏核燃料的再处理方法、特别是PUREX方法中的第一纯化循环的领域中，以针对镎、钚和/或钍来净化铀。 

本方法也可用于稀土、钍和/或铀矿石处理方法的领域。 

背景技术

目前，对乏核燃料进行再处理的工厂全部采用PUREX方法(钚铀萃取精制法)来回收这些燃料的铀和钚。 

该方法采用多次纯化循环来实现。 

第一纯化循环的目的是为了对裂变产物进行铀及钚的共净化，同时将这两种元素分离成两股物流。 

图3示意性地示出了再处理乏核燃料的欧洲工厂所采用的方法。 

如该图中所显示的，铀和钚在所谓的第一“萃取洗涤”区中借助于由氢化四聚丙烯(TPH，稀释剂)中30％体积浓度的磷酸三丁酯(TBP，萃取剂)组成的溶剂相，从含有它们的水溶液(该水溶液是过将乏燃料溶解于水介质中而得到的)中进行共萃取，其中铀处于氧化态(VI)，钚处于氧化态(IV)。然后用酸性水溶液洗涤该溶剂相，以完成对裂变产物进行铀和钚的净化。从该区排出的称为“萃余液”的流出液水相含有没有被溶剂相萃取出的裂变产物，其在循环中被除去。 

然后，将载有铀和钚的溶剂相送至所谓的“钚反萃取”区，在该区 域对钚进行选择性还原反萃取。该反萃取是通过将钚从可用溶剂萃取的氧化态(IV)还原到不易萃取的氧化态(III)，从而使其能够进入水相、而铀留在溶剂相来进行的。 

离开该区域并含有经反萃取的钚的水相被送至所谓的“铀洗涤”区，在该区域中水相与计划用于萃取存在于该水相中的铀的未负载的溶剂相接触。离开该区域的溶剂相则被送至“钚反萃取”区。 

离开“钚反萃取”区的溶剂相自身被送至所谓的“钚阻隔”区，在该区域中用一种水溶液洗涤溶剂相，以反萃取仍存在于溶剂相中的钚。离开该区域的水相被送至“钚反萃取”区。 

在还原性的钚反萃取及“钚阻隔”中所使用的还原剂是与抗亚硝化(antinitrous agent)剂组合的硝酸亚铀，这里抗亚硝化剂为硝酸肼。 

离开“钚阻隔”区的溶剂相则依次被送入所谓的“铀反萃取”区，在该区域中铀被一种弱酸水溶液反萃取，整个操作在50℃下完成。 

在图3所表示的第一纯化循环中，主要以镎(VI)形式存在的镎在“萃取洗涤”区与铀和钚一起被萃取。接着，在选择性的钚反萃取中，镎被还原至可用溶剂萃取的氧化态(IV)，所以镎跟随着铀流动。因此，这被称为“铀镎共回收”。 

因此，在该第一纯化循环中得到了三种含水物流：含有少量的锕系元素和其它裂变产物的第一物流、含有铀和镎的第二含水物流以及含有钚的含水物流。 

经浓缩操作后，铀物流在第二纯化循环中进行处理。 

至于钚物流则进一步经过一次或两次连续纯化循环，以完成针对βγ辐射源的净化，从而浓缩该物流。 

在建造乏核燃料再处理新工厂的领域，满意的是能够对PUREX方法进行简化，但就再处理收率和质量而言并不牺牲该方法的性能，以便优化这类工厂的投资、运行和维护费用。 

事实上，即使只节省一个萃取循环，就不但可以减少实施该方法 所需仪表的数量和设备的量，还可以减少消耗试剂的体积、将要处理流出液的量和处理的时间，从而缩小工厂的规模、降低其建设成本和运行成本。 

经验表明，经第一纯化循环后，就可实现针对βγ辐射源的铀的充分净化，而二次铀纯化循环的主要目的是分离镎以及可能随着铀流而存在的钍。 

因此，本发明人为自己设定的目的是提供一种方法，该方法可以从以氧化态(IV)和/或(VI)存在的锕系元素、尤其是镎中将铀(VI)非常有效地分离出来，并且该方法可集成在PUREX方法的第一纯化循环中，从而可以省去第二铀纯化循环。 

为了解决一个非常不同的问题，即从其中尤其包含锔(III)的硝酸水溶液中选择性萃取镅(III)，本申请人联名在FR-A-2 731 717[1]中提出(针对锔)选择性地用电化学方法将镅(III)氧化成镅(VI)，然后通过使其与包含诸如磷酸三丁酯或二烷基磷酸等适当萃取剂的有机相接触，从所述溶液中萃取镅(VI)。