一种用于以硝酸铀酰水溶液为核燃料的反应堆废液中铀的回收方法技术

本发明专利技术公开了一种用于以硝酸铀酰水溶液为核燃料的反应堆废液中铀的回收方法及应用，回收方法包括：将所述废液浓缩至硝酸浓度为2～6mol/L；将浓缩后的废液经磷酸三丁酯萃淋树脂萃淋；采用硝酸溶液淋洗磷酸三丁酯萃淋树脂；采用去离子水对淋洗完成的磷酸三丁酯萃淋树脂进行解吸，得到硝酸铀酰水溶液；所述硝酸铀酰的回收率大于94％，所得硝酸铀酰水溶液可以再次进入反应堆进行同位素生产，可提高铀资源利用，保护环境，提高同位素生产的经济和社会效益。会效益。

【技术实现步骤摘要】
一种用于以硝酸铀酰水溶液为核燃料的反应堆废液中铀的回收方法


[0001]本专利技术涉及废液处理
，具体涉及一种用于以硝酸铀酰水溶液为核燃料的反应堆废液中铀的回收方法。

技术介绍

[0002]以硝酸铀酰水溶液作为核燃料的反应堆用于
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I的生产是上世纪90年代提出的新设想。该类型反应堆通常被称为“溶液堆”，生产
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I时，硝酸铀酰中的
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U既是反应堆运行的“燃料”，同时又是生产
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I等医用放射性同位素的“靶材料”。与传统的靶件辐照生产法相比，生产过程中不需要靶件制作和溶解等工序，所以具有中子利用率高、工艺简便和运行成本低等优势。但在
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I等医用放射性同位素生产过程中，会产生一些含铀的废液；另外，随着反应堆运行积分功率增加，硝酸铀酰水溶液中的裂变产物将会越积越多，在进行纯化去除过多的裂变产物时，也会产生一些含铀的废液。这些废液为酸性(含有少量硝酸)，除了硝酸铀酰外，还含有成分复杂的裂变核素。铀作为宝贵的战略资源，必须充分循环利用，因此，需对废液中的铀进行回收，但是目前未见有关用于以硝酸铀酰水溶液为核燃料的反应堆生产同位素产生废液中铀的回收方法。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题是目前未见有关用于以硝酸铀酰水溶液为核燃料的反应堆生产同位素产生废液中铀的回收方法。目的在于提供一种用于以硝酸铀酰水溶液为核燃料的反应堆废液中铀的回收方法，不仅能够成功回收硝酸铀酰，而且得到的溶液还能直接作为核燃料使用。
[0004]本专利技术通过下述技术方案实现：
[0005]一种用于以硝酸铀酰水溶液为核燃料的反应堆废液中铀的回收方法，包括：
[0006]将所述废液浓缩至硝酸浓度为2～6mol/L；
[0007]将浓缩后的废液经磷酸三丁酯萃淋树脂萃淋；
[0008]采用硝酸溶液淋洗磷酸三丁酯萃淋树脂；
[0009]采用去离子水对淋洗完成的磷酸三丁酯萃淋树脂进行解吸，得到硝酸铀酰水溶液，
[0010]所述硝酸铀酰的回收率大于94％。
[0011]作为一种可能的设计，所述磷酸三丁酯萃淋树脂的高度为200～600mm，直径为50～200mm。
[0012]作为一种可能的设计，所述磷酸三丁酯萃淋树脂的粒径为80～300目。
[0013]作为一种可能的设计，所述硝酸溶液的浓度为2～6mol/L。
[0014]作为一种可能的设计，所述硝酸溶液和所述磷酸三丁酯萃淋树脂填料体积比一般为2～10:1，优选3:1。
[0015]作为一种可能的设计，所述去离子水和所述磷酸三丁酯萃淋树脂填料体积比一般为2～10:1，优选5:1。
[0016]本专利技术的有益效果为：硝酸铀酰回收方法简便且易于实现自动化，回收的硝酸铀酰溶液可直接再次进入反应堆进行同位素生产，可提高铀资源利用，保护环境，提高同位素生产的经济和社会效益。
具体实施方式
[0017]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本专利技术作进一步的详细说明，本专利技术的示意性实施方式及其说明仅用于解释本专利技术，并不作为对本专利技术的限定。
[0018]由于铀是宝贵资源，而核燃料使用后产生的废液中含有较多的铀，因此将这部分的铀回收利用就显得很有必要，并且如何回收后还能直接作为核燃料使用呢，就显得更为重要。
[0019]针对上述问题，本专利技术提供一种用于以硝酸铀酰水溶液为核燃料的反应堆废液中铀的回收方法，包括以下步骤：
[0020]S1.将所述废液浓缩至硝酸浓度为2～6mol/L；
[0021]S2.将浓缩后的废液经磷酸三丁酯萃淋树脂萃淋；
[0022]S3.采用硝酸溶液淋洗磷酸三丁酯萃淋树脂；
[0023]S4.采用去离子水对淋洗完成的磷酸三丁酯萃淋树脂进行解吸，得到硝酸铀酰水溶液。
[0024]由于来自反应堆的废水中除了含有硝酸铀酰，还含有少量的硝酸使得废水呈弱酸性，硝酸浓度约为0.01～0.2mol/L，并且还含有复杂裂变产物，并且后续使用的磷酸三丁酯萃淋树脂在一定硝酸浓度条件下吸附硝酸铀酰而不吸附裂变产物，为了减少硝酸使用量，因此在步骤S1中对废液先进行浓缩，使得硝酸浓度满足要求，这样就可以避免另外添加硝酸，节约硝酸的使用。
[0025]其中，磷酸三丁酯萃淋树脂的英文简称为Cl
‑
TBP。
[0026]在步骤S3中使用硝酸溶液对磷酸三丁酯萃淋树脂进行淋洗，主要是为了除去磷酸三丁酯萃淋树脂柱上的裂变产物，使得步骤S4中采用去离子水洗脱得到的硝酸铀酰水溶液中含有裂变产物(放射性物质)尽可能少，直接作为核燃料使用。
[0027]步骤S3中硝酸溶液的浓度一般为2～6mol/L，硝酸溶液和步骤S2中磷酸三丁酯萃淋树脂填料体积一般为2～10:1，优选3:1。
[0028]步骤S2中，所述磷酸三丁酯萃淋树脂的高度为200～600mm，直径为50～200mm。确保浓缩所得废液中的硝酸铀酰被充分吸附，与废液中的裂变产物有较好的分离效果。
[0029]磷酸三丁酯萃淋树脂的粒径可以为80～300目，但为了进一步提高硝酸铀酰的回收率和裂变产物的净化效果，所述磷酸三丁酯萃淋树脂的粒径一般为200～300目。
[0030]在步骤S3中，所述硝酸溶液的浓度为2～6mol/L，优选4mol/L。
[0031]步骤S4中所使用的去离子水和步骤S2中磷酸三丁酯萃淋树脂填料体积一般为2～10:1，优选5:1。
[0032]实施例1
[0033]一种用于以硝酸铀酰水溶液为核燃料的反应堆废液中铀的回收方法，包括以下步骤：
[0034](1)溶液堆进行同位素生产产生的含铀废液40L，其中，铀浓度5.4g/L，硝酸浓度0.02mol/L，含有各种裂变核素。
[0035](2)废液转移至蒸发浓缩装置，体积浓缩至0.4L，硝酸浓度约2mol/L，铀浓度约540g/L。
[0036](3)铀回收柱直径100mm，高400mm，填料为粒径80～120目的Cl
‑
TBP萃淋树脂。浓缩后的废液由泵输送流经铀回收柱，再用10L浓度为2mol/L的硝酸溶液对铀回收柱淋洗，裂变核素被淋洗下来。
[0037](4)用10L去离子水再对铀回收柱进行解吸，铀被解吸下来，得到硝酸铀酰水溶液10L，经测量铀浓度20.5g/L，铀回收率94.8％，未检测出明显的裂变核素。
[0038]实施例2
[0039]一种用于以硝酸铀酰水溶液为核燃料的反应堆废液中铀的回收方法，包括以下步骤：
[0040](1)溶液堆进行同位素生产产生的含铀废液40L，其中，铀浓度5.4g/L，硝酸浓度0.02mol/L，含有各种裂变核素。
[004本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于以硝酸铀酰水溶液为核燃料的反应堆废液中铀的回收方法，其特征在于，所述回收方法包括：将所述废液浓缩至硝酸浓度为2～6mol/L；将浓缩后的废液经磷酸三丁酯萃淋树脂萃淋；采用硝酸溶液淋洗磷酸三丁酯萃淋树脂；采用去离子水对淋洗完成的磷酸三丁酯萃淋树脂进行解吸，得到硝酸铀酰水溶液，所述硝酸铀酰的回收率大于94％。2.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，所述磷酸三丁酯萃淋树脂的高度为200～600mm，直径为50～200mm。3.根据权利要求2所述的回收方法，其特征在于，所述磷酸三丁酯萃淋树...

【专利技术属性】
技术研发人员：张劲松，陈云明，孙志中，王海军，耿自胜，罗宁，李波，王磊，
申请(专利权)人：中国核动力研究设计院，
类型：发明
国别省市：