[发明专利]一种在线调节镎钚价态均为四价的装置

说明书

本发明涉及一种在线调节镎钚价态均为四价的装置，按料液流动方向依次包括第一进料泵、氧化柱、第二进料泵、吹扫柱、第三进料泵，所述氧化柱从上到下依次包括：氧化柱顶部出气口、氧化柱料液入口、氧化柱填料段、氧化柱底部加孔隔板、氧化柱底部进气口、氧化柱料液出口；所述吹扫柱从上到下依次包括：吹扫柱顶部出气口、吹扫柱料液入口、吹扫柱填料段、吹扫柱底部加孔隔板、吹扫柱底部进气口、吹扫柱料液出口。本发明提供的装置通过将氧化反应釜与脱气反应釜均改进为填料柱，减少了氧化剂用量、缩短了亚硝酸赶除时长；同时，利用连续进料使得产生的料液立即可送入化学分离设备，大大缩短了放置时间，可实现在线调节镎钚价态均为四价。

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装置。

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。特别是钚-238，由其制成的热源和同位素电池具有功率密度高、半衰期长、毒性小、有害杂质少(不产生高能中子和高能γ)、防护简单、屏蔽轻等优点。

钚-238在自然界中并不存在，只能通过反应堆辐照的方式人工生产²³⁸Pu。常用的方法是：从乏燃料后处理中回收镎-237，回收后的镎-237制成镎靶后再入反应堆辐照，最后辐照后镎靶经过一些列化学化工处理，提取钚并回收镎。

不难发现，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，同时钚还原到三价，然后，加入可在硝酸溶液中产生亚硝酸的物质(如亚硝酸盐、亚硝气、N₂O₄等)调节镎钚价态至Np(IV)-Pu(IV)，但在此过程中亚硝酸盐、亚硝气、N₂O₄等反应会生成大量的氮氧化物气体逸出，造成亚硝酸盐、亚硝气、N₂O₄等的利用率降低；同时，调价完成后的料液中尚有一定量的亚硝酸(约0.1mol/L)，在进行后续工艺之前，通常需将体系中的亚硝酸赶除至0.01mol/L以下。当前，此环节亚硝酸的赶除方法主要是搅拌法或空气鼓泡法。

以上方法可将镎钚价态均调整为四价，但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，从而大大影响了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装置，通过将氧化反应釜与脱气反应釜均改进为填料柱，提高了氧化剂的利用率和对亚硝酸的赶除效率，减少了氧化剂用量和亚硝酸赶除时长；同时，利用连续进料使得产生的料液立即可送入化学分离设备，大大缩短了放置时间，可实现在线调节镎钚价态均为四价。

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装置，所述装置按料液流动方向依次包括第一进料泵、氧化柱、第二进料泵、吹扫柱、第三进料泵，其中：

所述氧化柱从上到下依次包括：氧化柱顶部出气口、氧化柱料液入口、氧化柱填料段、氧化柱底部加孔隔板、氧化柱底部进气口、氧化柱料液出口；

所述吹扫柱从上到下依次包括：吹扫柱顶部出气口、吹扫柱料液入口、吹扫柱填料段、吹扫柱底部加孔隔板、吹扫柱底部进气口、吹扫柱料液出口；