[发明专利]一种从乏燃料后处理废液中回收锝的方法

说明书

本发明属于核材料提取回收技术领域，涉及一种从乏燃料后处理废液中回收锝的方法。所述的方法依次包括如下步骤：(1)将乏燃料后处理废液的酸度调整到0.1‑1mol/L，加入MIDOA‑煤油溶液进行萃取，收集有机相；(2)在有机相中加入酸化的乙二胺溶液进行反萃，收集水相中的锝；(3)用碱性溶液洗涤反萃有机相，收集洗涤后有机相。利用本发明的从乏燃料后处理废液中回收锝的方法，能够高效的从核燃料后处理的硝酸废液中提取回收锝，避免锝进入玻璃固化以及地质处置过程。

技术领域

本发明属于核材料提取回收技术领域，涉及一种从乏燃料后处理废液中回收锝的方法。

背景技术

⁹⁹Tc是乏燃料中主要的长寿命裂变产物之一，半衰期为2.11×10⁵a，在热中子辐照下²³⁵U裂变产额约为6％，在乏燃料中的含量约为千分之一。⁹⁹Tc是核燃料放射性废物处置中难以处理的核素，其一因为锝在玻璃固化过程中易挥发，从而泄露到环境中；其二，锝(主要形态是高锝酸根)在地质条件以及生物圈中具有较强的迁移性，因此其地质处置将给生物圈带来潜在的长期放射性危害风险。因此，有必要将锝从乏燃料后处理废液中分离出来进行利用或嬗变，避免其进入到玻璃固化工艺和地质处置。

目前文献报道的锝提取方法主要有溶剂萃取、沉淀、吸附等方法。沉淀法操作较为困难，不适宜在后处理条件下提取锝。用阴离子交换树脂、MOFs、COFs等材料可以吸附提取锝，但这些吸附材料将成为难以处理的固体废物。而萃取法操作相对容易，也可以进行大量提取，因此是最适合于强放环境下的锝的化学分离手段。

根据法国UP3、日本六格所等后处理厂的经验，在Purex流程后处理工艺条件下，乏燃料溶解液以高酸(＞3mol/L HNO₃)进料时，90％以上的锝进入后续工艺。锝最终主要存在于共去污工艺的洗锝尾液(1AXXW)和钚纯化循环萃取尾液(2AW)，其形态是高锝酸根离子(TcO₄^-)。本申请人开展的后处理热实验表明：1AXXW和2AW硝酸浓度均大于3.5mol/L，其中除了锝以外，主要还有铀、镎、钚、锶、铯、锆、钌等金属干扰离子，此外1AXXW中还含有较多的氚。

目前文献报道萃取锝的试剂有TRPO、三辛胺、季铵盐(aliquat336)、杯冠、吡啶等几大类。前四种试剂可以从硝酸介质中萃取高锝酸根，但是TRPO萃取效率较低，三辛胺和季铵盐有较为严重的三相问题。而杯冠类试剂合成困难、价格昂贵，均不适合用于后处理条件下锝的提取；吡啶类试剂只能在碱性条件下萃取锝，在中性、酸性条件下与水相互溶，也不适合锝的提取。

发明内容

本发明的目的是提供一种从乏燃料后处理废液中回收锝的方法，以能够高效的从核燃料后处理的硝酸废液中提取回收锝，避免锝进入玻璃固化以及地质处置过程。

为实现此目的，在基础的实施方案中，本发明提供一种从乏燃料后处理废液中回收锝的方法，所述的方法依次包括如下步骤：

(1)将乏燃料后处理废液的酸度调整到0.1-1mol/L，加入MIDOA-煤油溶液进行萃取，收集有机相(部分裂片及绝大部分铀、镎分离)；

(2)在有机相中加入酸化的乙二胺溶液进行反萃，收集水相中的锝(与主要其他四价元素分离)；

(3)用碱性溶液洗涤反萃有机相(将负载的四价锕系元素与裂片元素洗涤下去)，收集洗涤后有机相(可以作为萃取剂复用)。

本发明的相关原理如下：

1)源项

采用乏燃料后处理工艺中1AXXW作为锝提取的源项，如图2所示。废液中绝大部分裂片元素以及大量的铀镎钚等锕系元素已经分离，废液中含锝约1g/L，以及10毫克量级的微量铀、钚、镎。锝提取与纯化的主要干扰因素是锕系元素离子。

2)锝的萃取