论文部分内容阅读
核电是安全、经济、清洁的能源。随着核电事业的发展，动力堆乏燃料后处理引起人们广泛的关注。由于核电站动力堆乏燃料的燃耗深，对乏燃料后处理工艺技术提出了更高要求。目前在乏燃料后处理工艺中普遍采取的是Purex流程。符合经济及生态效益是对Purex流程发展的必然要求。 在Purex流程铀钚分离工艺中，需要使用还原剂迅速地将Pu（Ⅳ）还原，以实现U、Pu分离，还原剂在流程中起着重要的作用。以羟胺衍生物为代表的有机化合物，具有与Np（Ⅵ）、Pu（Ⅳ）反应速率快，过程无盐化等特点，应用于后处理工艺中能够提高U、Pu分离效果，降低放射性废物中的含盐量，是一类新型的有机还原剂。N,N-乙基，羟乙基羟胺（EHEH）是一种羟胺衍生物，研究结果表明，由于羟基被引入取代基，使得EHEH与Np、Pu的反应速率更快。EHEH有可能应用于先进的Purex流程中，特别是应用于具有快速传质特点的离心萃取器中。 为了深入系统地研究EHEH应用于Purex流程的可能性，给后处理工艺流程的改进提供依据，本文主要研究了以下内容： （1） 以乙胺基乙醇为原料，采用H2O2氧化法合成了EHEH，通过元素分析、红外光谱、质谱和核磁共振谱等测试手段对产物进行了表征，并对EHEH的浓度进行了测定。 （2） 研究了EHEH和HNO2在高氯酸介质中的氧化还原反应，得到动力学速率方程：25℃，μ=1.0 mol／L时，k=3.43（mol／L）-0.93·min-1。反应活化能Ea=50.0±2.5（KJ／mol）。 （3） 研究了EHEH在硝酸介质中还原Pu（Ⅳ）的反应，得到动力学速率方程：22.5℃，μ=2.5 mol／L时，k=（7.30±0.75）×103（mol／L）-0.54·s-1反应活化能Ea=196±16（KJ／mol）。提高NO3-浓度，反应速率下降；升高温度可以加快反应速率。 （4） 研究了EHEH的HNO3溶液对30％TBP／煤油中Pu（Ⅳ）的反萃取行为，考察了EHEH中国原子能科学研究院硕士学位论文 浓度、HN03浓度、温度、相比以及相接触时间对Pu（w）反萃取率的影响。结果表 明:EHEH能够较快地将有机相中的Pu（Iv）还原反萃入水相，相比（O/A）Ll时， 相接触时间5秒时怀的反萃取率已接近99%;相比（O/A）4:1时，30秒内怀的反 萃取率可达到89%;反萃液酸度、还原剂EHEH浓度以及温度对怀的反萃取率有 明显影响，低酸、升温和提高EHEH浓度有利于怀的还原反萃。（5）采用14级逆流串级反萃取，模拟Purex流程IB工艺，研究了EHEH在铀怀分离 中的应用。在相比IBX:IBF:IBS=1:4:1的条件下，铀的收率大于99.999%， Pu的收率大于99.99%;铀中去坏的分离系数sFPu/u=1 .lxl了;坏中去铀的分离系 数sFu川。=3.2x105。结果表明，EHEH作为还原反萃剂，可以有效的实现铀怀分 禺。关键词:N，N·乙基，经乙基轻胺，动力学，铀怀分离