放射性廢液錒系元素的萃取工藝

　　輻照核燃料后處理過程會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)放射性廢液(簡(jiǎn)稱強(qiáng)放廢液)，如何安全處理是極為重要的問題。其中含有長(zhǎng)壽命、高毒性錒系元素镅(Am)、鋦(Cm)、鈾(U)、镎(Np)、钚(Pu)及強(qiáng)放射性的裂變產(chǎn)物鍶(Sr)、銫(Cs)等。如果直接將該廢液固化處理，埋藏在地層中，則所含的錒系元素需要經(jīng)過數(shù)百萬年的衰變才能達(dá)到對(duì)人類無害的水平。

　　解決問題的方法是從強(qiáng)放廢液中分離錒系元素，使它變成不含長(zhǎng)壽命α核素的廢液，這樣的廢液固化后只需在地層中埋藏約一千年即可達(dá)到天然放射性本底的水平，從而大大提高了處理強(qiáng)放廢液的安全性。

　　而分離出來的錒系元素，經(jīng)進(jìn)一步處理后，可作為核燃料返回反應(yīng)堆使用，或加工成各種用途廣泛的同位素源。

　　目前從強(qiáng)放廢液中分離錒系元素的方法有：(1)磷酸三丁酯(TBP)萃取法;(2)二(2-乙基己基)磷酸(HDEHP)萃取法;(3)美國(guó)的雙官能團(tuán)萃取劑(DBDECMP)萃取法;(4)美國(guó)二(2-己氧基乙基)萃取法;(4)三烷基氧化膦(TRPO)萃取法。

　　以三烷基氧化膦(TRPO)萃取法為例，從強(qiáng)放廢液中萃取錒系元素的工藝流程為：

　　1、萃取段：強(qiáng)放廢液中含有錒系元素(鈾、镎、钚、镅、鋦)、稀土和裂變產(chǎn)物，在該廢液中加入適量的肼和硝酸羥胺，將镎、钚調(diào)至+4價(jià)，形成待處理料液進(jìn)入萃取段。萃取有機(jī)相由30%(體積)三烷基(混合)氧化膦(TRPO)一加氫煤油組成，經(jīng)過多級(jí)逆流萃取，使料液和萃取有機(jī)相充分接觸，錒系元素、稀土元素萃入有機(jī)相，而主要裂變產(chǎn)物鍶、銫仍留在水相中，該水相廢液可直接進(jìn)行固化、埋藏處置。

　　2、反萃段，在反萃取段中含有錒系、稀土元素的負(fù)載有機(jī)相用5M硝酸進(jìn)行第一次反萃，這時(shí)镅、鋦和稀土元素從有機(jī)相反萃到硝酸反萃液中。

　　第一次反萃后的有機(jī)相用0.5M草酸溶液再次反萃，這時(shí)镎、钚從有機(jī)相中反萃到草酸反萃液，第二次反萃后的有機(jī)相流入第三反萃段中，最后用5%碳酸鈉溶液從有機(jī)相將鈾反萃到碳酸鈉反萃液中，從而使有機(jī)相得到純化。純化后的有機(jī)相用2M硝酸洗滌并重復(fù)使用。

　　在萃取和反萃取段中，可以采用的萃取設(shè)備主要有：離心萃取機(jī)和萃取槽，鄭州天一萃取生產(chǎn)制造的CWL-M系列新型離心萃取機(jī)可適用于錒系元素及稀土的萃取中，該系列新型離心萃取機(jī)不僅功耗低、占地面積小、維護(hù)成本低、安全穩(wěn)定，且在材料上進(jìn)行了耐腐性的升級(jí)，經(jīng)過處理后，可耐強(qiáng)酸強(qiáng)堿及有機(jī)溶劑的腐蝕。

　　在多次萃取及反萃取的生產(chǎn)中，CWL-M新型離心萃取機(jī)通過多級(jí)串聯(lián)設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)工業(yè)連續(xù)化、自動(dòng)化操作，大大提高萃取車間現(xiàn)代化發(fā)展水平。