核燃料后处理技术发展.pdf

核燃料后处理技术发展 总体上 军用生产堆后处理 动力堆后处理 高燃耗MOX燃料元件的干法后处理 第一代后处理技术 第二代后处理技术 第三代后处理技术 第四代后处理技术 第一代后处理技术 主要对象是低燃耗生产堆元件，以回收分 离钚和铀为目标。 从沉淀法过渡到萃取法。 在萃取法中，以TBP为萃取剂的PUREX流程 经过多年发展和运行，成为较为成熟的 后处理流程。 第二代后处理技术 采用改进的PUREX流程，处理动力堆氧化物乏燃料的后处 理技术。 主要改进有： 1.改进首端和铀钚化学分离方法以适应动力堆乏燃料后 处理带来的问题 2.减少废物量和对环境的影响 以上改进使得PUREX流程成为唯一商业化的后处理流程。 后处理技术从第一代向第二代发展过程中，化学分离中 所用还原剂的改进是关键，即以氨基磺酸亚铁或硝酸 亚铁还原Pu （Ⅳ）改为U （Ⅳ）+肼为还原剂。 第三代后处理技术 以动力堆元件氧化铀和MOX乏燃料为处理对象， 在回收分离铀钚的同时，分离次锕系元素、长 寿命裂变产物元素（LLFP）的水法工艺。 第一类是带有一体化特征的全分离流程研发，对 传统PUREX流程进行较大改变，统一考虑铀钚、 次锕系核素、LLFP的走向与分离，同时使用多 种方法和试剂。 Urex流程；NEXT流程；ERIX流程；法国的GANEX 流程 第三代后处理技术 第二类是改进的Purex流程作为主流程附加 其它分离流程。 目前已研究了众多的分离流程，但尚未达 到中试阶段。 研发中的分离流程一般先对HLLW中相关组 分进行组分离，然后分别进行阿系镧系 分离和锶铯提取。 第三代后处理技术 用于组分离的流程有： 含磷类的TRUEX流程 ; TRPO流程 ; DIDPA流程。 含氮类的ARTIST流程 ; DIAMEX流程。 组分离后进行三价锕系、镧系分离的有： 磷酸类的TALSPEAK流程 ; CTH流程。 软配体类的SANEX流程，包含硫代膦酸类的Cyanex-301流 程 ;ALINA流程,和含氮类的BTPs流程. 在组分离和锕系镧系分离基础上组合直接萃取或反萃取 进行锕、镧分离的流程有DIDPA+DTPA流 程 ;SETFICS(CMPO+DTPA)流程 ;PALADIN(HDEHP+双酰胺) 流程 第三代后处理技术 分离锶铯的有CCD-PEG流程； 用冠醚分离锶的SREX流程； 用杯冠化合物直接萃取铯的CSEX流程。 在第三代后处理技术研发中，改进首端工艺、强 化铀钚分离、控制镎走向并提高铀镎钚的回收 率、新型双官能团萃取剂、直接萃取三价锕系 元素的软配体萃取剂、分离铯的杯冠类萃取剂 等研究尤为重要。 第三代后处理技术 在讨论第三代后处理技术时需注意如下一些问题： 1）第三代后处理技术尚未成型，大部分分离流程处于实验 阶段，目前这一领域的研究非常活跃。 2）改进的PUREX流程主要考虑适应燃耗加深的燃料，甚至 是MOX燃料的后处理。 首端研究的重点是减少不溶残渣，降低钚的损失，在保证 铀钚分离的前提下调整工艺参数，控制并回收镎、锝。 俄罗斯、法国、日本在这方面的研究水平较高。 3）分离流程的分离手段多样，既有溶剂萃取法，也有离子 交换法、萃淋树脂法、色层法等。对次锕系以及锶、铯 的分离，原理上通过各萃取剂的组合使用可以实现。主 要问题是要解决萃取剂的萃取容量、生产第三相、稀释 剂的选择、试剂的稳定性和降解产物的处理、各工艺物 流接口处理。 4）在水法后处理流程中目前尚有不少前瞻性研究，如超临 界萃取，离子液体萃取等。 第四代后处理技术 干法后处理技术。主要用于在水溶液中难以溶解 的辐照燃料及靶件、金属元件快堆乏燃料