專利名稱:用于后處理廢核燃料及制備混合的鈾-钚氧化物的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于后處理基于氧化鈾或者基于混合的鈾钚氧化物的廢核燃料的新方法，這使鈾和钚可非常有效地從包含于該燃料中的其它化學(xué)元素中純化出來，而在該方法的任何時候都不留下沒有鈾的钚，從而減小了盜用钚用于軍事目的的風(fēng)險(xiǎn)。
本發(fā)明的方法還使其可在該純化結(jié)束時獲得能夠直接用于生產(chǎn)MOX (混合氧化物燃料)核燃料的方法(例如MIMAS (MIcronized MASter Blend)方法)中的混合鈾一钚氧化物粉末。
背景技術(shù)：
目前，所有用于后處理廢核燃料的工廠都使用PUREX(萃取精煉钚鈾法一 Plutonium Uranium Refining by Extraction)方法來回收存在于這些燃料中的鈾和杯。
這是通過進(jìn)行幾個使用液一液萃取技術(shù)(也就是說通過混合相互不溶的水相和溶劑相，接下來通過沉降使這兩相分離)的純化循環(huán)達(dá)到的，液一液萃取技術(shù)是在混合器/沉降器型脈沖塔或者離心萃取器的多級單元中進(jìn)行的，這些單元是串聯(lián)的以使這些循環(huán)及它們所包括的各種操作能夠連續(xù)進(jìn)行。
在現(xiàn)代化后處理工廠例如位于法國La Hague的Areva NC地點(diǎn)的UP3和UP2-800工廠，或者日本的Rokkasho工廠中所實(shí)施的PUREX方法大體包括三個純化循環(huán)第一循環(huán)，其目的是將鈾和钚從核裂變產(chǎn)物以及從兩種少量錒系元素(即镅和鋦)中基本上提純出來，并且還將這兩種元素分為兩個獨(dú)立的流；以及分別被稱為“第二钚循環(huán)”和“第二鈾循環(huán)”的兩個補(bǔ)充循環(huán)，補(bǔ)充循環(huán)的目的是在分離后純化钚和鈾。
第一循環(huán)是以從發(fā)現(xiàn)它們的水相中萃取鈾和钚的操作開始的，前者處于氧化態(tài)(VI)，后者處于氧化態(tài)(IV)。
該水相是通過將廢燃料溶解于硝酸中并且澄清所獲得的混合物獲得的。該相通常被稱為“溶解液”。
鈾和钚的共萃取是通過不溶解于水的、含有對鈾(VI)和钚(IV)具有高親和力的萃取劑的溶劑相進(jìn)行的，在這種情況下磷酸三正丁酯(或TBP)是在有機(jī)稀釋劑(在此情況下十二烷)中以30% (v/v)的濃度使用的。這樣鈾和钚進(jìn)入了溶劑相，而大多數(shù)裂變產(chǎn)物，銅和銅保留在水相中。
接下來進(jìn)行了一個或多個洗滌操作，其中用一種或多種具有不同酸度的硝酸水相對溶劑相進(jìn)行洗滌，從而從所述的萃取了鈾和钚的溶劑相中除去裂變產(chǎn)物。
將由這些共萃取和洗滌操作所形成的裝載了裂變產(chǎn)物的水相(或剩余液)從該循環(huán)中除去，而將自身裝載了鈾(VI)和钚(IV)的溶劑相導(dǎo)向到對這兩種元素進(jìn)行分離的區(qū)域。
此分離包括
目的是通過低酸度硝酸水相從溶劑相中反萃取钚的操作，該硝酸水相含有能夠?qū)⒖梢员籘BP高度萃取的钚(IV)還原為自身幾乎不能夠被TBP萃取的钚(III)、并且在還原钚的同時不還原鈾的還原劑，以及亞硝酸清除劑，該清除劑的作用是通過破壞在硝酸水相中傾向于形成的亞硝酸來穩(wěn)定硝酸亞鈾和钚(III);在這種情況下還原劑是硝酸亞鈾，而亞硝酸清除劑是硝酸肼，也被稱為聯(lián)氨。
目的是通過具有低酸度并且含有硝酸亞鈾和聯(lián)氨的硝酸水相完成從溶劑相反萃取钚的操作；和
目的是通過非常稀的硝酸水溶液從所述溶劑相中反萃取鈾(VI)的操作。
由于從溶劑相反萃取钚伴隨著鈾的部分反萃取，因此分離進(jìn)一步包括目的是通過具有與用于共萃取鈾和钚的溶劑相相同成分的溶劑相從反萃取钚的操作所形成的硝酸水相中除去鈾的步驟。這樣在第一個循環(huán)之后所獲得的是*第一水流，其含有原始存在于溶解液中的超過99%的钚并且不再含有任何鈾；和
*第二水流，其含有原始存在于溶解液中的超過99 %的鈾并且不再含有任何钚。
然后使由第一循環(huán)所形成的第一水流經(jīng)過“第二钚循環(huán)”，其目的是從裂變產(chǎn)物完成易于痕量存在于該流中的钚的純化。此后，將以大于99. 9%的純度含有钚的流導(dǎo)入到將钚轉(zhuǎn)化為氧化物(PUO2)并且以該形式儲存的區(qū)域，其目的是為了接下來在MOX核燃料小粒生產(chǎn)中的使用。
并行地，將由第一循環(huán)所形成的第二水流經(jīng)過“第二鈾循環(huán)”，其目的是從裂變產(chǎn)物中完成鈾的純化，但尤其是將其與镎分離。
這是因?yàn)椋诘谝谎h(huán)中，在萃取鈾和钚的同時，存在于溶解液中的大多數(shù)镎主要以镎(VI)的形式被萃取。在第一循環(huán)中還原反萃取钚的過程中，镎(VI)被硝酸亞鈾還原到镎(IV)，在該狀態(tài)，其可以被TBP萃取，盡管低于氧化態(tài)(VI)時的萃取率。
因此，在第一循環(huán)的所有操作過程中，镎基本上定量地跟隨鈾，因此需要在將鈾轉(zhuǎn)化為氧化鈾之前，使由分離所形成的水性載鈾流經(jīng)過適合于從中除去镎的輔助循環(huán)。
與由“第二钚循環(huán)”所形成的钚一樣，鈾在“第二鈾循環(huán)”之后具有大于99. 9 %的純度。其也被轉(zhuǎn)化成氧化物并且以氧化物的形式儲存。
此外，美國專利4 278 559中提出了一種用于回收廢核燃料的方法，其目的是在所有的回收階段中減小钚被轉(zhuǎn)用于軍事目的的風(fēng)險(xiǎn)。
該方法被設(shè)計(jì)為在共萃取步驟之后，在溶劑相中獲得鈾和钚，該溶劑相除了含有這些元素外，還含有0. 1-10%原始存在于溶解液中的裂變產(chǎn)物，然后在分離步驟中，獲得被鈾稀釋并且含有存在于所述溶劑相中的大多數(shù)放射性裂變產(chǎn)物的钚采出液流。然后通過溶膠-凝膠方法處理該钚采出液流以獲得钚-鈾-裂變產(chǎn)物混合氧化物，其接下來被用來生產(chǎn)新核燃料。
雖然放射性裂變產(chǎn)物以不可忽略的量存在于新核燃料中不是在快中子反應(yīng)堆中使用這些燃料的障礙，但是當(dāng)它們使用于目前的輕水反應(yīng)堆中時則被認(rèn)為是障礙。這是因?yàn)?，由于特定裂變產(chǎn)物中子吸收的特性，這樣的使用將使其有必要開發(fā)一種具有充分增加的裂變材料含量的新型燃料并且進(jìn)行長期且昂貴的研究來獲得該燃料的確認(rèn)。
此外，如在US-A-4 278 559中所描述的方法中所提供的，在廢燃料后處理和新燃料生產(chǎn)鏈的所有階段中都存在放射性裂變產(chǎn)物,意味著具有適合于處理放射性流的輻射防護(hù)體系的裝置，并且對于每一個涉及該鏈的工廠都是這種情形。因此，在工業(yè)規(guī)模上實(shí)施該方法將有必要涉及用來提供現(xiàn)有核燃料后處理和生產(chǎn)裝置的足夠的放射線防護(hù)加強(qiáng)物，或者生產(chǎn)特別為進(jìn)行高放射性處理鏈而設(shè)計(jì)的新型裝置，在這兩種情況下都將導(dǎo)致非?？捎^的花費(fèi)。
為了開發(fā)用于后處理廢核燃料的新型工廠，本發(fā)明的發(fā)明人提出了提供一種方法的目標(biāo)，該方法如前面所描述的PUREX方法一樣,使鈾和钚從存在于廢核燃料中的其它化學(xué)元素，特別是裂變產(chǎn)物中有效地提純出來，但是與PUREX方法不同，在任何時候都不使钚自己單獨(dú)存在，不管是處于固體狀態(tài)或者液體狀態(tài)。本發(fā)明的發(fā)明人還提出了該方法應(yīng)該使其有可能獲得能夠直接用于生產(chǎn)MOX核燃料的混合鈾钚氧化物的目標(biāo)，而無論這些燃料的目的是什么即快中子反應(yīng)堆或者輕水反應(yīng)堆。
他們進(jìn)一步提出了該方法在程序和裝置方面應(yīng)該至少部分利用TOREX方法中已獲得的知識和技術(shù)訣竅，以至于其能夠在短期或中期被工業(yè)采用的目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
這些目標(biāo)以及其它目標(biāo)是通過用于后處理廢核燃料和制備混合鈾-钚氧化物的方法達(dá)到的，該方法至少包括
a)將鈾和钚從將廢核燃料溶解于硝酸中所形成的硝酸水溶液中所存在的核裂變產(chǎn)物，镅和鋦中分離的步驟，該步驟包括至少一個通過使該溶液與含有至少一種萃取劑的不溶于水的溶劑相接觸，從所述水溶液中共萃取處于氧化態(tài)(VI)的鈾和處于氧化態(tài)(IV)的钚的操作；
b)將在步驟a)中共萃取的鈾和钚分為兩個水相，即含钚和鈾的第一水相，以及含鈾但是不含钚的第二水相的步驟；
c)將在步驟b)后所獲得的第一水相中存在的钚和鈾從也容易在該相中發(fā)現(xiàn)的裂變產(chǎn)物中提純的步驟；和
d)將在步驟c)后所獲得的水相中所存在的钚和鈾共同轉(zhuǎn)化為混合的鈾-钚氧化物的步驟。
這樣不同于上面所描述的一旦鈾和钚從溶解液中共萃取出來，為了完全使這兩種元素分離，接下來對它們各自獨(dú)立進(jìn)行處理的PUREX方法，本發(fā)明的方法自身提出了僅僅使钚從鈾中部分分離，并且在該分離的所有連續(xù)步驟中在鈾的存在下保留钚，直到獲得了混合的鈾钚氧化物。
優(yōu)選，本發(fā)明的步驟a)除了包括共萃取操作外，還包括至少一個對在共萃取之后所獲得的溶劑相進(jìn)行洗滌的操作，以從該相中除去與鈾(VI)和钚(IV) —起被萃取的裂變產(chǎn)物，該洗滌操作是通過使所述的溶劑相與硝酸水相接觸進(jìn)行的。
還優(yōu)選，本發(fā)明方法的步驟b)至少包括
b:)反萃取在步驟a)之后獲得的溶劑相中所存在的處于氧化態(tài)(III)的钚和一小部分處于氧化態(tài)(VI)的鈾的步驟，該步驟是通過使該相與含有能夠?qū)㈩?IV)還原到钚
(III)而不還原鈾的還原劑，例如硝酸亞鈾(鈾(IV)硝酸鹽)或者硝酸羥銨的硝酸水相接觸進(jìn)行的；和[0040]b2)通過使該相與硝酸水相接觸來反萃取在操作bl)中沒有從溶劑相中被反萃取的鈾的操作。
這樣獲得了兩個水相,其中一個含有钚和鈾,而另一個含有鈾但不含有钚。
本發(fā)明方法的步驟c)優(yōu)選至少包括
C1)通過使在步驟Id1)后獲得的水相與在有機(jī)稀釋劑中含有至少一種萃取劑的不溶于水的溶劑相接觸，來從在步驟bj后獲得的水相中共萃取處于氧化態(tài)(IV)的钚和處于氧化態(tài)(VI)的鈾的操作；
C2)洗滌操作，其中對在操作C1)之后所獲得的溶劑相進(jìn)行洗滌以從該相中除去在操作C1)過程中與钚(IV)和鈾(VI) —起被萃取的裂變產(chǎn)物，該洗滌操所是通過使該相與硝酸水相接觸進(jìn)行的；和
C3)通過使在操作C2)之后獲得的溶劑相與含有能夠?qū)㈩?IV)還原為钚(III)而不還原鈾的還原劑，例如硝酸亞鈾或硝酸羥銨，的硝酸水相接觸，從在操作C2)之后獲得的溶劑相反萃取處于氧化態(tài)(III)的钚和一小部分處于氧化態(tài)(VI)的鈾的操作。
不用說，如果步驟b)和c)是以剛才描述的方式進(jìn)行的，則在這些步驟之間，本發(fā)明的方法進(jìn)一步包括氧化操作以將在操作bj后獲得的水相中存在的钚(III)再氧化為钚(IV)。該氧化操作還允許將在該相中也容易存在的鈾(IV)再次氧化為鈾(VI)，特別是在操作匕)中所使用的還原劑是硝酸亞鈾的情況下。
此外，如果步驟b)是以剛才描述的方式進(jìn)行的，則在操作bj之后所獲得的水相不可避免地含有镎。
因此，如果希望在步驟d)獲得不含镎的混合鈾-钚氧化物，則有必要除去镎。
因此，在根據(jù)本發(fā)明方法的一個實(shí)施方式中，其包括在步驟b)或者在步驟c)中除去在步驟1^)之后獲得的水相中所存在的镎。
镎的除去，首先可以通過向步驟b)中加入從在步驟1^)之后獲得的水相中再萃取處于氧化態(tài)(IV)的镎的操作b3)而進(jìn)行，操作b3)是通過使該相與在有機(jī)稀釋劑中含有至少一種萃取劑的不溶于水的溶劑相接觸進(jìn)行的。
由于鈾(VI)和镎(IV)表現(xiàn)為相對相似的方式，因此在步驟Id1)后所獲得的水相中存在的一小部分鈾(VI)與镎一起被反萃取。因此，如果認(rèn)為有必要使這些相再裝載鈾的話，本發(fā)明提供了向經(jīng)過操作b3)的硝酸水相或者向經(jīng)過操作C3)的硝酸水相，或者向兩者加入鈾的可能性。
在所有的情況下，所加入的鈾可以是鈾(VI)或者鈾(IV)。
镎的除去還可以在操作C2)的過程中，通過向在該操作中所使用的水相中加入能夠選擇性地將镎(VI)還原為镎(V)也就是說不還原钚或鈾的還原劑來進(jìn)行，做此的目的是使镎進(jìn)入水相中而將钚和鈾留在溶劑相中。
作為上述方法的變型，還有可能不除去存在于在操作Id1)之后所獲得的水相中的镎，而是讓其跟隨钚存在于該相中直至步驟d)，以獲得混合的鈾-钚-镎氧化物。
因此，根據(jù)是否除去了存在于在操作Id1)之后所獲得的水相中的镎，根據(jù)進(jìn)行除去的方式，根據(jù)在操作c3)過程中所使用的還原劑的種類以及根據(jù)在該操作中是否加入了鈾
(IV)，在步驟c)后，獲得了含有钚(III)、鈾(VI)以及還可能含有鈾(IV)和/或镎(IV)或
(V)的水相。[0056]然而，在所有情況下，在步驟c)后獲得的水相優(yōu)選含有不超過一 UCi裂變產(chǎn)物每克钚，以滿足與生產(chǎn)用于輕水反應(yīng)堆的MOX核燃料相關(guān)的2000年6月的NF ISO 13463標(biāo)準(zhǔn)。此外，該水相優(yōu)選具有在約20/80至50/50范圍內(nèi)的U/Pu質(zhì)量比。這樣，步驟c)的作用是雙重的即相對于裂變產(chǎn)物純化在步驟b)之后獲得的第一水相中所存在的钚和鈾，另一方面，允許調(diào)整鈾/钚質(zhì)量比。
步驟d)自身優(yōu)選是如在法國專利申請No. 2 870 841中所描述的那樣進(jìn)行的，更確切的說
*通過用僅僅選自于由氧、碳、氮和氫原子的原子構(gòu)成的單電荷陽離子，例如肼陽離子來穩(wěn)定處于氧化態(tài)(III)的钚，處于氧化態(tài)(IV)鈾，如果合適的話，處于氧化態(tài)(IV)的镎；
*通過用草酸或者用一種草酸鹽或者草酸衍生物來共沉淀被這樣穩(wěn)定的钚、鈾以及，合適的話，镎；然后
*通過煅燒所形成的共沉淀物，優(yōu)選在惰性或非常微弱的氧化氣體，例如主要含有氬的氣體中煅燒，以除去碳并且防止形成u308。
根據(jù)本發(fā)明，該方法還有利地包括儲存步驟，其在于儲存在進(jìn)行操作C3)之后步驟d)之前所獲得的水相，或者在步驟d)之后所獲得的混合鈾-钚氧化物。
有利地相應(yīng)于通過本發(fā)明的方法后處理廢核燃料幾個月，例如約4-6個月的該儲存步驟，一方面，使其有可能確保消除后處理廢核燃料的車間與由在后處理后所獲得的混合鈾-钚氧化物生產(chǎn)新核燃料的那些車間之間的相互影響，另一方面，使其有可能根據(jù)用于生產(chǎn)新核燃料的車間的要求調(diào)整钚的同位素。
根據(jù)氧化態(tài)的钚、鈾和镎比其還原態(tài)在溶液中更加穩(wěn)定，但它們共轉(zhuǎn)化為混合氧化物要求他們處于還原狀態(tài)的事實(shí)，在步驟C3)之后所獲得的水相被儲存的情況下，本發(fā)明的方法向該相提供了
*在步驟c)和儲存步驟之間，氧化操作以將钚(III)和，在適宜情況下，鈾(IV)和/或镎(IV)或(V)分別再氧化為钚(IV)、鈾(VI)和镎(VI)，然后提供濃縮操作以減少所儲存的材料的體積；和
*在儲存步驟和步驟d)之間
*還原操作，例如電解類型的，以將钚(IV)、鈾(VI)、和在適宜情況下镎(VI)分別還原為钚(III)、鈾(IV)和镎(IV);或另外
*還原操作，例如通過U(IV)或NHA，將钚(IV)、和在適宜的情況下镎(VI)分別還原為钚(III)和镎(IV)，在該情況下，通過使所述水相與在有機(jī)稀釋劑中含有至少一種萃取劑的不溶于水的溶劑相接觸來萃取鈾(VI)的操作對該還原操作進(jìn)行補(bǔ)充。
在所有的情況下，本發(fā)明的方法都使其有可能獲得混合的鈾-钚氧化物，根據(jù)存在于操作h)后的水相中的镎是否被除去，該鈾-钚氧化物不含镎，或相反，還含有镎。
在任一情況下，粉末狀的混合氧化物都可以被直接用于生產(chǎn)混合核燃料小粒。
對于該生產(chǎn)，該混合的氧化物在不含镎的時候，優(yōu)選具有約50/50的U/Pu質(zhì)量比，并且在含有镎的時候，優(yōu)選具有約49/49/2的U/Pu/Np質(zhì)量比。
因此，可以相應(yīng)地調(diào)節(jié)在根據(jù)本發(fā)明方法的各個操作過程中所使用的參數(shù)，例如溶劑相與水相的體積比，這些相之間的接觸操作數(shù)量和持續(xù)時間，水相的酸度等，以及在操作匕)和C3)過程中能夠加入的U(VI)或(IV)的量。
如本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀了上述文本所理解的那樣，在步驟a)和c)之中以及在步驟d)之前鈾(VI)萃取操作的過程中所使用的用于溶劑相的萃取劑，優(yōu)選選自于絡(luò)合氧化態(tài)(IV)和(VI)的金屬物質(zhì)比絡(luò)合氧化態(tài)(I)，(II)，(III)和(V)的金屬物質(zhì)更強(qiáng)烈的催化劑，以至于鈾(IV)，鈾(VI)，钚(IV)，镎(IV)和镎(VI)比钚(III)和镎(V)更容易被萃取。
具體地，該萃取劑可以是磷酸三烷基酯，例如磷酸三正丁酯(或TBP)，磷酸三異丁酯(TiBP)或磷酸三異戊酯。
用于該萃取劑的有機(jī)稀釋劑自身可以選自于用于液一液萃取的各種烴，例如，甲苯，二甲苯，叔丁基苯，三異丙基苯，煤油和線性或支鏈?zhǔn)?，例如正十二烷或者氫化的四丙?HPT)。
然而，如在I3UREX方法中一樣，優(yōu)選以約30/70的體積比使用磷酸三正丁酯/十二燒。
如上所述，在操作匕)和C3)中所使用的能夠?qū)㈩?IV)還原為钚(III)的還原劑，可以具體為硝酸亞鈾或硝酸羥銨。優(yōu)選其中一種與亞硝酸清除劑，優(yōu)選肼聯(lián)合使用。關(guān)于在操作C2)中用來除去镎的，能夠?qū)?VI)還原為镎(V)而不還原鈾或钚的還原劑，其可以特別是丁醛族的化合物或者肼。
在本發(fā)明方法的一個特別優(yōu)選的實(shí)施方式中，當(dāng)在步驟a)中通過在十二烷中含有約30% (v/v)磷酸三正丁酯的溶劑相共萃取鈾和钚的時候，該步驟包括
通過使在共萃取鈾和钚之后所獲得的溶劑相與含有約I一3mol/LHN03的硝酸水相接觸，對在共萃取鈾和钚之后所獲得的溶劑相進(jìn)行的第一洗滌操作，以除去絕大多數(shù)在共萃取過程中被萃取的裂變產(chǎn)物，特別是釕和鋯；
通過使所述溶劑相與含有約3 — 5mol/L HNO3的硝酸水相接觸，對該溶劑相進(jìn)行的第二洗滌操作，以從該相中除去在共萃取過程中被萃取的锝；以及
通過使在第二洗滌操作之后所獲得的水相與在十二烷中含有約30% (v/v)磷酸正丁酯的溶劑相接觸，從在第二洗滌操作之后所獲得的水相中共萃取鈾和钚的補(bǔ)充操作。
此外，在該特別優(yōu)選的實(shí)施方式中
*在操作bj和C3)中所使用的硝酸水相含有約0. 05—2mol/L HNO3 ；
*在操作b2)中所使用的硝酸水相含有約0—0. 05mol/L HNO3 ；
*在操作C2)中所使用的硝酸水相含有約l_3mol/L HNO30
如果必要的話，本發(fā)明的方法還可以包括對存在于在步驟b)之后所獲得的第二水相中的鈾進(jìn)行純化的操作，以完成其從裂變產(chǎn)物中的凈化和/或?qū)⑵渑c易在操作b2)中在水相中跟隨它的镎分離。這些操作可以如在任何常規(guī)PUREX方法中那樣進(jìn)行(參見，例如，論文叢集"Genie Nucleaire "根據(jù)本發(fā)明的方法具有很多優(yōu)點(diǎn)。就純化而言，其與PUREX方法一樣有效，不同于后者，其從來不允許钚沒有鈾而單獨(dú)留下，這樣其使得钚被盜用于軍事目的的風(fēng)險(xiǎn)最小化。其還有可能獲得能夠直接用于生產(chǎn)用于第二或第三代快中子堆或輕水反應(yīng)堆的MOX核燃料的混合鈾一钚氧化物粉末。此外，與適用于后處理廢混合鈾一钚氧化物核燃料一樣，其同樣適用于后處理廢氧化鈾核燃料。
在閱讀了本說明書后面的其余部分，其是指用于工業(yè)規(guī)模實(shí)施該方法的方法的例子以后，本發(fā)明方法的其它優(yōu)點(diǎn)和特征將會很明顯。
當(dāng)然，這些例子僅僅是用來解釋本發(fā)明而決不構(gòu)成對它的限制。


圖I顯示了本發(fā)明方法第一個實(shí)施方式的方框圖。
圖2顯示了圖I中所示的實(shí)施方式的第一個變型的方框圖。
圖3顯示了圖I中所示的實(shí)施方式的第二個變型的方框圖。
圖4顯示了圖I中所示的實(shí)施方式的第三個變型的方框圖。
圖5顯示了本發(fā)明方法第二個實(shí)施方式的方框圖。
在圖I一5所示的實(shí)施方式中，所有的萃取，反萃取和再萃取操作都是在混合器/沉降器、脈沖塔或離心型萃取器多階單元中進(jìn)行的。溶劑相進(jìn)入或離開這些單元的流動方向是通過連續(xù)的雙線箭頭象征性表示的，而水相流進(jìn)入或離開所述單元的方向是通過連續(xù)的單線箭頭象征性表示的。
具體實(shí)施方式
該描述首先參照了圖I，該圖顯示了本發(fā)明方法第一個實(shí)施方式的方框圖，該實(shí)施方式是用來從常規(guī)制備的廢UO2核燃料的溶解液中，獲得不含镎并且能夠直接用于生產(chǎn)MOX核燃料的混合鈾一钚氧化物粉末，也就是說通過將該燃料溶解于硝酸中并且澄清所形成的混合物。
這樣的溶解液通常含有200— 300g/L鈾每2 — 3g/L钚，S卩，U/Pu比約為100/1，并且具有約50— 70Ci每克钚的裂變產(chǎn)物含量。
如前面所述，本發(fā)明的方法首先包括用來將鈾和钚從裂變產(chǎn)物，镅和鋦中分離的步驟。
如在圖I中可以看到的，該分離步驟包括
*以"U/Pu共萃取"為標(biāo)志的操作,其在于通過使該液與在有機(jī)溶劑,例如,十二烷中含有約30% (v/v)磷酸三正丁酯(TBP)的溶劑相接觸，從溶解液中萃取鈾和钚，前者處于氧化態(tài)(VI)，后者處于氧化態(tài)(IV)；
*以“FP洗滌”為標(biāo)志的操作，其在于通過使由該共萃取所形成的溶劑相與合適酸度的硝酸水相，例如I一3M硝酸溶液接觸，從溶劑相中除去在“U/Pu共萃取”過程中被萃取的裂變產(chǎn)物，特別是釕和鋯；
*以“Tc洗滌”為標(biāo)志的操作，其在于通過使由“FB洗滌”所形成的溶劑相與中等酸度，但比用于“FP洗滌”所使用的硝酸水相的酸度高的硝酸水相，例如3M — 5M硝酸溶液接觸，從溶劑相中除去在“U/Pu共萃取”過程中被萃取的锝；和
*以“U/Pu補(bǔ)充共萃取”為標(biāo)志的操作，其在于通過使該水相與由在十二烷中約30 % (v/v) TBP構(gòu)成的溶劑相接觸，回收在“Tc洗滌”過程中在水相中跟隨锝的U(VI)和Pu(IV)餾分。
這樣獲得了四個相[0105] 由“U/Pu共萃取”和由“U/Pu補(bǔ)充共萃取”所形成的兩個水相(或剩余液)，其裝載了裂變產(chǎn)物并且，在所述第一水相的情況下，裝載了镅和鋦，這些從該方法中被除去；
由“U/Pu補(bǔ)充共萃取”形成的溶劑相，其被送到發(fā)生“U/Pu共萃取”單元中，其被加入到流過該單元的溶劑相中；和
由“Tc洗滌”所形成的溶劑相，該溶劑相裝載了 U(VI)，Pu(IV)以及镎(VI)(由于存在于溶解液中的絕大多數(shù)镎被TBP萃取)并且被送到發(fā)生鈾/钚分離步驟的區(qū)域中，在該溶劑相中形成了兩個水相，第一個水相含有钚和鈾，第二個相含有鈾但不含钚。
分離步驟包括
以“Pu/U反萃取”為標(biāo)志的操作，其在于通過使“Tc洗滌”所形成的溶劑相與低酸度的硝酸水相，例如0. 05-2M硝酸溶液接觸，從由“Tc洗滌”所形成的溶劑相中反萃取存在于該相中的钚(IV)和一小部分鈾(VI)，該硝酸水相含有分別將Pu (IV)還原為Pu(III)，將镎(VI)還原為镎(IV)的還原劑，以及適合于破壞在該水相中趨于形成的亞硝酸的亞硝 酸消除劑，從而使還原劑和Pu(III)穩(wěn)定。還原劑是，例如，硝酸亞鈾(或U(IV)),而亞硝酸清除劑是，例如，肼(或NH);
以“Pu攔阻”為標(biāo)志的操作，其在于通過使由“Pu/U反萃取”所形成的溶劑相與低酸度的硝酸水相，例如0.05-2M硝酸溶液接觸來完成钚(IV)的反萃取，該硝酸水相含有與用于“Pu/U反萃取”相同的還原劑以及相同的亞硝酸清除劑；和
以“U反萃取”為標(biāo)志的操作，其在于通過使由“Pu阻攔”所形成的溶劑相與非常稀釋的硝酸水相，例如0-0. 05M硝酸溶液接觸，來從由“Pu阻攔”所形成的溶劑相中反萃取鈾(VI)。
由于镎(IV)比镎(VI)不容易被TBP萃取，因此在“Pu/U反萃取”過程中，其被部分反萃取。因此在由該操作所形成的水相中除了含有钚和鈾外，還含有镎。
因此分離步驟還包括以“Np洗滌”為標(biāo)志的操作，其在于，通過使由"Pu/U反萃取"所形成的水相與由在十二烷中約30% (v/v)TBP構(gòu)成的溶劑相接觸，來反萃取存在于由"Pu/U反萃取"所形成的水相中的镎(IV)，以從該水相中除去其所含有的镎餾分。
此外，由于鈾(VI)和镎(IV)表現(xiàn)為相對相似的方式，因此存在于由"U/Pu反萃取"所形成的水相中的一小部分鈾(VI)與镎被再萃取，該小部分可以相對大依賴于用來進(jìn)行"Np洗滌"的參數(shù)。
這樣，如在圖I中可以看到的那樣，根據(jù)本發(fā)明，如果認(rèn)為必要的話，有可能在所述的相離開發(fā)生該操作的單元之前，向經(jīng)過"Np洗滌"的水相加入鈾，以使該水相再裝載鈾。對該鈾來說，鈾(VI)或鈾(IV)是毫無差別的，其可以以硝酸水溶液的形式加入，這應(yīng)該被理解為，如果其是鈾(IV)，則后者是通過肼型亞硝酸清除劑穩(wěn)定的。
然后在進(jìn)行钚和其所包含的鈾的純化步驟之前，將由"Np洗滌"所形成的水相經(jīng)過氧化操作，來將Pu(III)返回到氧化態(tài)(IV)，并且在適宜的情況下，將U(IV)返回到氧化態(tài)(VI)。
該氧化操作可以特別是以常規(guī)方式進(jìn)行的，也就是說通過使所述水相，可能是用高酸度硝酸水相，例如12M硝酸溶液稀釋之后，在氮氧化物NOx流中流動，以至于破壞其所含有的亞硝酸消除劑，從而使亞硝酸有可能重組并且將Pu(III)再氧化為Pu(IV)，然后通過分解為NO和NO2來除去過量的亞硝酸并且排出由此形成的氮氧化物。[0118]在分離步驟后所進(jìn)行的，為了完成對來自裂變產(chǎn)物的兩種元素純化，S卩，以至于實(shí)際上獲得優(yōu)選具有約I U Ci每克钚的裂變產(chǎn)物含量的水性钚一鈾流的純化钚和鈾的步驟，包括
*以"Pu/U共萃取"為標(biāo)志的操作，其在于通過使該相與如前述的由十二烷中約30% (v/v) (TBP)構(gòu)成的溶劑相接觸，從由氧化操作所形成的水相中共同萃取钚(IV)和鈾
(VI)；
*以“FP洗滌”為標(biāo)志的操作，其在于通過使由"Pu/U共萃取"所形成的溶劑相與合適酸度的硝酸水相，例如I一3M硝酸溶液接觸，從由"Pu/U共萃取"所形成的溶劑相中除去在共萃取過程中被萃取的裂變產(chǎn)物；
*以“U/Pu反萃取”為標(biāo)志的操作，其在于從由“FP洗滌”所形成的溶劑相中反萃取存在于該相中的钚(IV)和一小部分鈾(VI)，包括使后者與低酸度的硝酸水相，例如
0.05-2M硝酸溶液接觸，該硝酸水相含有能夠?qū)u (IV)還原為Pu (III)，而不接觸鈾的還原齊IJ，例如硝酸羥銨(或HAN)，其被肼型亞硝酸清除劑穩(wěn)定化。
這樣，如在圖I中可以看到的那樣，如果認(rèn)為必要的話，有可能在該水相離開發(fā)生該操作的單元之前，向經(jīng)過"U/Pu反萃取"的水相加入鈾，以使該水相再裝載鈾。象前面一樣，這樣所加入的鈾可以是鈾(VI)或鈾(IV)，如果該鈾是鈾(IV)則硝酸水溶液另外含有亞硝酸清除劑。
將由“Pu/U共萃取”所形成的剩余液從該方法中除去。
將由“Pu/U反萃取”所形成的含有鈾但不再含有钚的溶劑相與由"Np洗滌"所形成的溶劑相再次結(jié)合。
將由“Pu/U反萃取”所形成的，裝載了提純的钚(III)和鈾(IV)或(VI)的水相自身送到在將Pu(III)再氧化為Pu(IV)后并且優(yōu)選是以"Np洗滌"后的氧化操作相同的方式進(jìn)行的氧化操作單元，為了增加其钚含量和鈾含量，將其經(jīng)過了濃縮步驟。
然后將這樣濃縮的水相儲存于例如具有管體系的罐里，有利地相應(yīng)于實(shí)施后處理方法的幾個月，例如4一6個月的時間段，以至于具有充足的純化钚和鈾存貨，所以用于生產(chǎn)MOX核燃料的車間能夠不依賴于用來后處理廢燃料的車間工作。該儲存還使其有可能根據(jù)用于生產(chǎn)MOX核燃料的車間的要求來調(diào)整钚的同位素性質(zhì)。
在儲存后，本發(fā)明的方法進(jìn)一步包括
通過加入含有由亞硝酸消除劑穩(wěn)定的U(IV)的硝酸水溶液，將存在于濃縮水相中的钚(IV)還原為Pu(III)的操作；和
以“U洗滌”為標(biāo)志的的操作，其在于通過使該水相與也是由十二烷中約30% (v/v)TBP組成的溶劑相接觸，從濃縮的水相除去其所含有的鈾(VI)。
將由“U洗滌”所形成的溶劑相與由純化步驟的"Pu/U反萃取"所形成的溶劑相，以及由"Np洗滌"所形成的溶劑相結(jié)合。
將由“U洗滌”所形成的溶劑自身引導(dǎo)到一個單元，在該單元，在對適合于該相的U(IV)含量進(jìn)行可能的調(diào)整，使U(Pu)質(zhì)量比與用來制備的混合鈾一钚氧化物必須具有的質(zhì)量比相一致之后，進(jìn)行將钚和鈾共轉(zhuǎn)化為混合氧化物的步驟。
如上所述，該共轉(zhuǎn)化步驟優(yōu)選是根據(jù)FR-A-2 870 841中所描述的方法進(jìn)行的，也就是說，通過用草酸或一種草酸鹽或一種草酸衍生物對由僅僅由選自于氧、碳、氮和氫原子、的原子組成，例如，肼陽離子的單電荷陽離子或者由能夠形成這樣的陽離子的化合物例如鹽預(yù)穩(wěn)定的鈾(IV)和钚(III)共沉淀，接下來通過對所形成的共沉淀物煅燒，優(yōu)選是在惰性或者非常微弱的氧化氣體，例如主要含有氬的氣體中進(jìn)行的。
然后這樣獲得的混合鈾-钚氧化物粉末能夠用于生產(chǎn)MOX核燃料微粒，例如通過MIMAS方法，在這種情況下對混合了氧化鈾及可能混合了來自生產(chǎn)微粒的耐酸灰形式的廢料的粉末進(jìn)行過篩，然后使所形成的混合物經(jīng)過造粒操作，接下來進(jìn)行燒結(jié)操作。
如上所示的，為了生產(chǎn)MOX核燃料，優(yōu)選使用U/Pu質(zhì)量比約為50/50的混合氧化物粉末。
因此，引入到發(fā)生"Np洗滌"的單元中的鈾的量優(yōu)選使得由該操作所形成的水相具有約20/80至50/50的U/Pu質(zhì)量比，并且將位于該"Np洗滌"下游的用于進(jìn)行"Pu/U反萃取"的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，以在該反萃取之后，獲得U/Pu質(zhì)量比為約20/80至50/50的，理想地，為約20/80至30/70的水相。為了使儲存于罐中的材料的體積最小化，獲得這樣的 比例是合乎需要的。
在任何情況下，如果必要的話，通過對由“U洗滌”所形成的水相的U(IV)含量的調(diào)整，有可能使經(jīng)過共轉(zhuǎn)化操作的水相具有相等于或約等于50/50的U/Pu比。
在圖I所示的本發(fā)明方法的實(shí)施方式中，其另外包括對存在于由“U反萃取”所形成的水相中的鈾純化的操作，該操作是為了完成其從裂變產(chǎn)物的凈化并且特別是將其從在分離步驟的"Pu/U反萃取"和“U反萃取”過程中跟隨其的小部分镎分離。這些純化操作可以如任何常規(guī)PUREX方法中那樣進(jìn)行，因而為了簡化該圖，沒有將其顯示于圖I以及接下來的圖中。
本發(fā)明的方法還可以包括補(bǔ)助操作，特別是用純稀釋劑對打算送到透明單元的水相的洗滌操作，洗滌和再生廢溶劑相的操作。在這里，這些本領(lǐng)域所公知的操作也沒有顯示于圖1-5中以簡化這些圖。
現(xiàn)在參考圖2對圖I中所描述的實(shí)施方式的第一個變型的方框圖進(jìn)行描述，其中
分離步驟不包括“Np洗滌”；并且
在純化的步驟中將由該步驟的“Pu/U反萃取”所形成的水相中所存在于的镎除去。
為了實(shí)現(xiàn)該方法，在與上面所描述的實(shí)施方式相似的“Pu/U共萃取”操作之后，通過使由該共萃取所形成的溶劑相與合適酸度的水相，例如1-3M硝酸溶液接觸來進(jìn)行純化步驟的"FP洗滌"，在該水相中加入了可以被TBP萃取的能夠?qū)?VI)還原為镎(V)而不還原钚或者鈾的還原劑。該還原劑是，例如，丁醛(ButAl)。
這樣，镎進(jìn)入水相，而钚和鈾保留在溶劑相。
然后，以上面所描述的實(shí)施方式進(jìn)行"Pu/U反萃取"，但是通過合適地調(diào)整該操作的參數(shù)以獲得在水相中約20/80至50/50，理想地，約20/80至30/70的U/Pu質(zhì)量比，記住由于沒有"Np洗滌"，由"FP洗滌"所形成的溶劑相的U/Pu質(zhì)量比有可能是相反的。
圖3顯示了圖I中所示的實(shí)施方式的第二變型的方框圖。
第二變型與剛才描述的變型的不同之處在于在分離步驟的"Pu/U反萃取"和"Pu阻攔"操作過程中所用的水相中所存在的還原劑是能夠分別將钚(IV)還原為钚(III)并且將镎(VI)還原為镎(V)的試劑，在這種情況下，例如為硝酸羥銨。
由于镎(V)不能由TBP萃取，因此在"Pu/U反萃取"和“Pu阻攔”過程中被完全反萃取，并且在分離步驟后所獲得的是兩個水相，一個是由"Pu/U反萃取"所形成的含有钚、鈾和镎，而另一個是由“U反萃取”所形成的含有鈾但不含钚或镎。
然后以與第一個變型完全相同的方式，在純化步驟的"FP洗滌"過程中，除去由分離步驟的"U/Pu反萃取"所形成的水相中所存在的镎。
在后處理冷卻了約10年或更長時間的廢核燃料的情況下，該變型使其有可能省略用來純化鈾的操作。
圖4示意性的顯示了圖I所示的本發(fā)明方法的實(shí)施方式的另一變型，其與該實(shí)施方式的不同在于將由純化步驟的"Pu/U反萃取"所形成的水相直接送到一單元，在該單元中進(jìn)行將钚和鈾共轉(zhuǎn)化為混合氧化物的步驟。
因此，在該變型中純化步驟的"Pu/U反萃取"操作必須包括添加適量鈾(IV)，以使由該操作所形成的水相具有與生產(chǎn)所希望有的混合鈾-钚氧化物相一致的U/Pu質(zhì)量比。
此外，負(fù)責(zé)生產(chǎn)MOX核燃料的車間與負(fù)責(zé)后處理廢核燃料的車間之間的分離是通過儲存共轉(zhuǎn)化步驟之后所獲得的混合鈾-钚氧化物粉末來確保的。
圖5示意性描述了本發(fā)明方法的第二個實(shí)施方式，與前面的不同，其是用來從廢UO2核燃料的溶解液中獲得也含镎的混合鈾-钚氧化物粉末。
在該實(shí)施方式中，除了不包括在純化步驟的"FP洗滌"過程中除去镎以外，該方法是與圖3中所示的實(shí)施方式那樣進(jìn)行的。
因此，該方法接下來所有的步驟中镎伴隨著在“Pu/U反萃取”過程中反萃取的钚，直到獲得混合的鈾-钚-镎氧化物。
為了舉例，使用CommissariatdiL' Energie Atomique 的 PAREX Code 對圖 I 中所示的本發(fā)明方法的第一實(shí)施方式進(jìn)行了模擬。
該模擬的數(shù)據(jù)如下
溶解液:
[U] = 250g/L
[Pu] = 2. 55g/L
4. 5M HNO3
該方法中的供液速度=637L/h ;
溶劑相:
TPH 中 30% (v/v) TBP ;
將鈾和钚從裂變產(chǎn)物,镅和鋦中分離的步驟:
*進(jìn)入"U/Pu共萃取"單元的溶劑相流動速度=1272L/h
*進(jìn)入"FP洗滌"單元的水相2M HNO3,流動速度=273L/h
*進(jìn)入"Tc洗滌"單元的水相1. 5M HNO3,流動速度=38L/h ;然后12M HNO3,流動速度=200L/h
*進(jìn)入"U/Pu補(bǔ)充共萃取"單元的溶劑相流動速度=545L/h ；
將鈾和钚分為兩個水相的分離步驟:
*進(jìn)入"Pu阻攔"單元的水相0. 2M HNO3+O. 15M肼，流動速度=236L/h ;然后0.2M HN03+150g/L U(IV)，流動速度=9. 4L/h
*向"Pu/U反萃取"單元加入U(xiǎn)(IV) :150g/L，流動速度=21. 7L/h
*進(jìn)入"Np洗滌"單元的溶劑相流動速度=215L/h
*離開"Np洗滌"單元的水相
[Pu] = 6g/L
[U] = I. 83g/L
流動速度=272.5L/h ;
氣化操作:
*用于稀釋由"Np洗滌"所形成的水相的水相12M HNO3，流動速度=110L/h
*由氧化操作所形成的水相
[Pu] = 4. 2g/L
[U] = I. 3g/L
流動速度=385.4L/h;
钚/鈾鈍化步驟:
*進(jìn)入"Pu/U共萃取"單元的溶劑相流動速度=95L/h
*進(jìn)入"FP洗滌"單元的水相1. 5M HNO3,流動速度=24L/h ;然后12M HNO3,流動速度=6L/h
*進(jìn)入"Pu/U反萃取"單元的水相:0. 2M HNO3+O. 2M肼+0. 4M硝酸羥銨，流動速度=47L/h
*向"Pu/U反萃取"單元加入U(xiǎn)(IV) :150g/L，流動速度=llL/h
*離開"Pu/U反萃取"單元的水相
[Pu] = 27. 5g/L
[U] = 6. 7g/L
流動速度=59.lL/h ;
濃縮步驟:
由濃縮操作所形成的水相 [Pu] = 200g/L
[U] = 50g/L ；
還原操作:
*向還原單元加入U(xiǎn)(IV) :200g/L,流動速度=8. lL/h
*由還原操作所形成的水相
[Pu] = 100g/L
[U] = 125g/L;和
調(diào)整操作
水相調(diào)整HN03+200g/LU(IV)。
這樣所獲得的是含有50g/L處于氧化態(tài)(III)的Pu，50g/L處于氧化態(tài)(IV)的U，它們具有大于99%的純度并且適合于共轉(zhuǎn)化為混合的鈾一钚氧化物。
所引用的參考文獻(xiàn)
US-A-4 278 559[0207]FR-A-2 870 841
Article BN 3650 (07-2000) T he Treatise uGenie Nucl6aire，，_ “TechniquesdeI’ Ingenieur，，。
權(quán)利要求
1.用于后處理廢核燃料和制備混合鈾-钚氧化物的方法，其至少包括 a)將鈾和钚與將廢核燃料溶解于硝酸中所形成的硝酸水溶液中所存在的核裂變產(chǎn)物镅和鋦分離的步驟，該步驟包括至少一個通過使該溶液與在有機(jī)稀釋劑中含有至少一種萃取劑的不溶于水的溶劑相接觸，從所述水溶液中共萃取處于氧化態(tài)VI的鈾和處于氧化態(tài)IV的钚的操作； b)將在步驟a)中共萃取的鈾和钚分為兩個水相，即含钚和鈾的第一水相，以及含鈾但是不含钚的第二水相的步驟； c)將在步驟b)后獲得的第一水相中所存在的钚和鈾從也容易在該相中發(fā)現(xiàn)的裂變產(chǎn)物中純化的步驟；和 d)將在步驟c)后獲得的水相中所存在的钚和鈾共同轉(zhuǎn)化為混合的鈾-钚氧化物的步 驟。
2.根據(jù)權(quán)利要求
I所述的方法，在步驟a)中還包括至少一個洗滌操作，在該操作中通過使在鈾一钚共萃取操作后所獲得的溶劑相與硝酸水相接觸來對該溶劑相進(jìn)行洗滌。
3.根據(jù)權(quán)利要求
I或權(quán)利要求
2所述的方法，其中 *步驟b)至少包括 b:)從在步驟a)之后獲得的溶劑相中反萃取處于氧化態(tài)III的钚和一小部分處于氧化態(tài)VI的鈾的步驟，該步驟是通過使所述溶劑相與含有能夠?qū)㈩?IV)還原到钚(III)而不還原鈾的還原劑接觸進(jìn)行的， b2)通過使所述溶劑相與硝酸水相接觸來反萃取在操作匕)中沒有從所述溶劑相中被反萃取的鈾的操作；而 *步驟c)至少包括 C1)通過使在步驟Id1)后獲得的水相與在有機(jī)稀釋劑中含有至少一種萃取劑的不溶于水的溶劑相接觸，來從所述水相中共萃取處于氧化態(tài)IV的钚和處于氧化態(tài)VI的鈾的操作； C2)洗滌操作，其中通過使在操作C1)之后所獲得的溶劑相與硝酸水相接觸，對所述溶劑相進(jìn)行洗滌；和 C3)通過使在操作C2)之后獲得的溶劑相與含有能夠?qū)㈩?IV)還原為钚(III)而不還原鈾(VI)的還原劑的硝酸水相接觸，從所述溶劑相反萃取處于氧化態(tài)III的钚和一小部分處于氧化態(tài)VI的鈾的操作。
4.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的方法，其在步驟b)和c)之間進(jìn)一步包括將在操作bj后獲得的水相中存在的钚(III)氧化為钚(IV)的操作。
5.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的方法，其中，由于在步驟Id1)之后獲得的水相中存在镎，因此在步驟b)期間或c)期間除去該镎。
6.根據(jù)權(quán)利要求
5所述的方法，其中為了除去镎，步驟b)還包括通過使在步驟bj之后獲得的水相與在有機(jī)稀釋劑中含有至少一種萃取劑的不溶于水的溶劑相接觸，從所述水相中再萃取處于氧化態(tài)IV的镎的操作b3)。
7.根據(jù)權(quán)利要求
6所述的方法，其中操作b3)進(jìn)一步包括向經(jīng)過該操作的硝酸水相加入袖。
8.根據(jù)權(quán)利要求
6所述的方法，其中操作C3)進(jìn)一步包括向經(jīng)過該操作的硝酸水相加入袖。
9.根據(jù)權(quán)利要求
7或權(quán)利要求
8所述的方法，其中所加入的鈾是鈾(VI)或者鈾(IV)。
10.根據(jù)權(quán)利要求
5所述的方法，其中，為了除去镎，在操作C2)的過程中所使用的硝酸水相中包括能夠?qū)?VI)還原為镎(V)而不還原钚(IV)或鈾(VI)的還原劑。
11.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的方法，其中，由于镎存在于在步驟1^)之后所獲得的第一水相中，因此，镎隨著钚存在于該相中直到步驟d)。
12.根據(jù)權(quán)利要求
5所述的方法，其中步驟d)包括 -通過用僅僅選自于氧、碳、氮和氫原子的原子構(gòu)成的單電荷陽離子，來穩(wěn)定處于氧化態(tài)III的钚和處于氧化態(tài)IV的鈾； -通過用草酸或者用草酸鹽或者草酸衍生物中的一種來共沉淀被這樣穩(wěn)定的钚和鈾；然后 -煅燒這樣獲得的共沉淀物。
13.根據(jù)權(quán)利要求
11所述的方法，其中步驟d)包括 -通過用僅僅選自于氧、碳、氮和氫原子的原子構(gòu)成的單電荷陽離子，來穩(wěn)定處于氧化態(tài)III的钚、處于氧化態(tài)IV的鈾、以及處于氧化態(tài)IV的镎； -通過用草酸或者用草酸鹽或者草酸衍生物中的一種來共沉淀被這樣穩(wěn)定的钚、鈾以及镎；然后 -煅燒這樣獲得的共沉淀物。
14.根據(jù)權(quán)利要求
12所述的方法，其在步驟c)和d)之間進(jìn)一步包括儲存在操作C3)之后所獲得的水相的步驟。
15.根據(jù)權(quán)利要求
13所述的方法，其在步驟c)和d)之間進(jìn)一步包括儲存在操作C3)之后所獲得的水相的步驟。
16.根據(jù)權(quán)利要求
14所述的方法，其進(jìn)一步包括 *在步驟c)和儲存步驟之間，將存在于步驟C3)之后獲得的水相中的钚(III)氧化為钚(IV)的操作，然后濃縮該水相的操作；和 *在儲存步驟和步驟d)之間，將存在于所儲存的濃縮水相中的钚(IV)和鈾(VI)還原為钚(III)和鈾(IV)的操作。
17.根據(jù)權(quán)利要求
15所述的方法，其進(jìn)一步包括 *在步驟c)和儲存步驟之間，將存在于步驟C3)之后獲得的水相中的钚(III)氧化為钚(IV)的操作，然后濃縮該水相的操作；和 *在儲存步驟和步驟d)之間，將存在于所儲存的濃縮水相中的钚(IV)、鈾(VI)、和镎(VI)還原為钚(III)、鈾(IV)和镎(IV)的操作。
18.根據(jù)權(quán)利要求
14所述的方法，其進(jìn)一步包括 *在步驟c)和儲存步驟之間，將存在于在步驟C3)之后獲得的水相中的钚(III)氧化為钚(IV)的操作，然后濃縮該水相的操作；和 *在儲存步驟和步驟d)之間，將存在于所儲存的濃縮水相中的钚(IV)還原為钚(III)的操作，接下來通過使所述的水相與在有機(jī)稀釋劑中含有至少一種萃取劑的不溶于水的溶劑相接觸來萃取鈾(VI)的操作。
19.根據(jù)權(quán)利要求
15所述的方法，其進(jìn)一步包括*在步驟C)和儲存步驟之間，將存在于在步驟C3)之后獲得的水相中的钚(III)氧化為钚(IV)的操作，然后濃縮該水相的操作；和 *在儲存步驟和步驟d)之間，將存在于所儲存的濃縮水相中的钚(IV)、和镎(VI)還原為钚(III)和镎(IV)的操作，接下來通過使所述的水相與在有機(jī)稀釋劑中含有至少一種萃取劑的不溶于水的溶劑相接觸來萃取鈾(VI)的操作。
20.根據(jù)權(quán)利要求
12所述的方法，其中在步驟d)之后所獲得的混合鈾-钚氧化物不含有镎。
21.根據(jù)權(quán)利要求
20所述的方法，其中混合鈾-钚氧化物具有約50/50的U/Pu質(zhì)量比。
22.根據(jù)權(quán)利要求
13所述的方法，其中在步驟d)之后所獲得的混合鈾-钚氧化物含有镎。
23.根據(jù)權(quán)利要求
22所述方法，其中混合鈾-钚氧化物具有約49/49/2的U/Pu/Np質(zhì)量比。
24.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的方法，其中所述萃取劑是磷酸三烷基酯。
25.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的方法，其中所述有機(jī)稀釋劑是十二烷。
26.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的方法，其中所述溶劑相以約30/70的體積比含有磷酸三正丁酯/十二烷。
27.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的方法，其中能將钚(IV)還原為钚(III)而不還原鈾的還原劑是硝酸亞鈾或者硝酸羥銨。
28.根據(jù)權(quán)利要求
27所述的方法，其中所述還原劑是與亞硝酸清除劑結(jié)合使用。
29.根據(jù)權(quán)利要求
28所述的方法，其中所述亞硝酸清除劑為肼。
30.根據(jù)權(quán)利要求
10所述的方法，其中能夠?qū)?VI)還原為镎(V)而不還原钚(IV)或鈾(VI)的還原劑是丁醛族的化合物或肼。
31.根據(jù)權(quán)利要求
30所述的方法，其中步驟a)包括 通過使所述溶劑相與含有約l_3mol/L HNO3的硝酸水相接觸，對在共萃取鈾和钚之后所獲得的溶劑相進(jìn)行的第一洗滌操作； 通過使所述溶劑相與含有約3-5mol/L HNO3的硝酸水相接觸，對該溶劑相進(jìn)行的第二洗滌操作；以及 通過使在第二洗滌操作之后所獲得的水相與在十二烷中含有約30% (v/v)磷酸正丁酯的溶劑相接觸，從所述水相中共萃取鈾和钚的補(bǔ)充操作。
32.根據(jù)權(quán)利要求
30所述的方法，其中 *在操作bj和C3)中所使用的硝酸水相含有約0. 05-2mol/L HNO3 ； *在操作b2)中所使用的硝酸水相含有約0-0. 05mol/L HNO3 ； *在操作c2)中所使用的硝酸水相含有約l_3mol/L HNO3O
33.根據(jù)權(quán)利要求
I所述的方法，其進(jìn)一步包括純化于步驟b)之后所獲得的水相中所存在的鈾的操作。
34.根據(jù)權(quán)利要求
I所述的方法，其中該廢核燃料是氧化鈾燃料或者混合鈾-钚氧化物燃料。
專利摘要
本發(fā)明涉及用于后處理廢核燃料及用于制備混合的鈾钚氧化物的方法，該方法包括a)將鈾和钚從將廢核燃料溶解于硝酸中所形成的硝酸水溶液中存在核裂變產(chǎn)物，镅和鋦中分離，該步驟包括至少一個通過溶劑相從所述溶液中共萃取鈾和钚的操作；b)將共萃取的鈾和钚分為含钚和鈾的第一水相，以及含鈾但是不含钚的第二水相；c)對存在于第一水相中的钚和鈾進(jìn)行純化；和d)將钚和鈾共同轉(zhuǎn)化為混合的鈾/钚氧化物的步驟。應(yīng)用后處理基于氧化鈾或基于混合的鈾-钚氧化物的核燃料。
文檔編號G21C19/46GKCN101449338 B發(fā)布類型授權(quán) 專利申請?zhí)朇N 200780018811
公開日2012年10月24日 申請日期2007年5月23日
發(fā)明者B·丹, F·德蘭, J-L·埃曼, M·馬松, P·巴龍 申請人:原子能委員會, 阿雷瓦核廢料回收公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan專利引用 (7),