[发明专利]一种在线调节镎钚价态均为四价的方法

说明书

本发明涉及一种在线调节镎钚价态均为四价的方法，包括如下步骤：首先氧化三价钚，在氧化柱内将氧化柱进料料液中三价钚氧化为四价钚；然后吹扫残余亚硝酸，采用吹扫气体载带出吹扫柱进料料液中残余亚硝酸；最后输送至化学分离设备，将吹扫柱出口料液输送至化学分离设备中。本发明提供的方法通过将氧化柱、吹扫柱均设置为填料柱，大大增加了反应的接触面积、提高了氧化剂的利用率、减少了试剂用量；同时提高了对亚硝酸的赶除效率、缩短了亚硝酸赶除时长。而且，利用连续进料方式将镎钚价态均调节为四价的料液立即输送至化学分离设备，以实现在线调节镎钚价态；大大缩短了放置时间，实现了一边进料一边出料的在线调节镎钚价态。

技术领域

本发明属于核燃料后处理技术领域，具体涉及一种在线调节镎钚价态均为四价的方法。

背景技术

镎钚是乏燃料中常见元素，它们的同位素(如钚-239、钚-238、镎-237等)在国民经济建设与国防建设中都有着重要的运用。无论是从乏燃料后处理中回收镎，还是在辐照镎靶中提取钚并回收镎，都需要涉及处理含镎钚及其他金属元素的的混合溶液。回收及纯化镎钚常见的化学分离方法有离子交换和溶剂萃取等，这些方法均需将镎钚调整至合适的价态，以便于更好的实现提取分离。而将镎钚价态均控制在四价，是一个不错的选择。

通常控制镎钚价态均为四价的方法为，向含镎钚的料液中添加还原剂或电化学还原法将镎还原为四价，同时将钚还原到三价；然后，再进行一系列操作将镎钚价态调节至Np(IV)-Pu(IV)。比如美国的萨瓦纳河实验室就是选用亚硝酸钠滴加法，同时，监测电极监控滴定，为防止辐解和化学分解等因素产生的亚硝酸对镎钚价态的影响，在滴定完成后，会在料液中加入氨基磺酸、氨基胍、尿素等亚硝酸清扫剂，但溶液中不能存在铁离子，因为这些清扫剂可将三价铁离子还原至二价亚铁离子，亚铁可将钚还原至三价，其中铁离子起着催化剂的作用；中国原子能科学研究院张绍绮等选用高酸加热法，在5-8mol/L HNO₃中加热至55℃保温30min以上后，鼓气30min；而法国的TLA流程中是应用破坏反应平衡的方法，因TLA对四价锕系有超强的络合能力，特别是四价钚，通过将四价钚萃取进有机相，打破反应平衡，让水相中的三价钚向生产四价钚的方向反应，正因为TLA对四价钚的超强络合能力，因此在反萃四价钚时单纯的使用氨基磺酸亚铁已无法将其反萃，在反萃剂中除氨基磺酸亚铁还必须加入对四价钚络合能力很强的硫酸，将部分的四价钚反萃进水相后再被氨基磺酸亚铁还原至三价钚。

以上方法可将镎钚价态均调整为四价，但每个方法都存在一些无法克服的缺点，比如需要精细的控制和工业生产无法避免铁离子的出现；由于辐解及硝酸的自身分解等原因，体系中总会存在一定的亚硝酸，而这些亚硝酸亦可缓慢的将四价镎氧化至五价，使得Np(IV)-Pu(IV)的价态组合不可长时间放置；法国的方法具有特定性，只对对四价钚络合能力超强的试剂适用，同时，硫酸的使用加大了对设备的腐蚀。这些都大大影响了Np(IV)-Pu(IV)价态组合在实际科研及生产中的应用。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种在线调节镎钚价态均为四价的方法，通过先用氮氧化物氧化再吹扫多余氮氧化物的方式实现了简便在线调节镎钚价态均为四价，能够建立一套高效、简单、便捷的在线调节镎钚价态均为四价的工艺方法。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案是：一种在线调节镎钚价态均为四价的方法，所述方法包括如下步骤：

S1、氧化三价钚：以氮氧化物为氧化剂，在氧化柱内将氧化柱进料料液中三价钚氧化为四价钚；

S2、吹扫亚硝酸：在吹扫柱中，以氧化柱出口料液作为吹扫柱进料料液，采用吹扫气体载带出吹扫柱进料料液中残余亚硝酸；

S3、输送至化学分离设备：将步骤S2中得到的吹扫柱出口料液输送至化学分离设备中，作为镎钚提取化学分离过程进料料液。

进一步，所述步骤S1中，所述氮氧化物为亚硝气或N₂O₄。