梭勒克斯流程

核燃料水法后处理流程之一,是用磷酸三丁酯萃取法从辐照过的钍燃料元件中回收、纯化钍和铀 233(见铀)的化工过程。

钍元件在反应堆中,通过下列核反应生成铀233:

公式 符号

钍本身不能直接用作核燃料,但它所生成的铀 233是易裂变核素,可作为核燃料。由于世界上使用钍元件的反应堆还很少,梭勒克斯流程还没有被大规模地应用于工业上。

梭勒克斯所用的萃取剂──磷酸三丁酯 (TBP)──具有许多优点(见普雷克斯流程)。TBP对铀、 钍的萃取能力比对裂变产物和镤233要强得多,因此,通过多级逆流萃取和洗涤,可使铀、钍与裂变产物及镤分离。然后利用钍在TBP中的萃取率比铀低这一性能,小心地调节流比,先用低酸(0.2摩尔/升的硝酸)将钍反萃;再用极稀的酸(0.005~0.01摩尔/升的硝酸)来反萃铀,从而实现铀和钍的分离。

铝包壳的钍燃料元件中,在少量汞离子和氟离子存在下,铝和钍都可溶于硝酸,利用硝酸铝作为 TBP萃取铀、钍时的盐析剂,可以大大降低料液的酸度,使主要裂变产物锆、铌、钌等水解而降低萃取率,使裂变产物较易去污。经过第一萃取循环分离后的铀和钍,可以各自再经过一个萃取循环以进一步纯化,钍也可经过硅胶吸附除去镤233和锆、铌,经草酸沉淀除去钌。这种流程利用包壳成分作盐析剂,对裂变产物的去污较好,这是它的优点;但产生的强放射性废液含大量盐分,浓缩倍数受到限制,因而废液体积较大。

梭勒克斯流程有一种变体:在用机械法或化学法脱去铝包壳后,钍燃料用硝酸溶解,然后用TBP萃取,进行钍、铀及裂变产物的分离。在该过程中,以硝酸作为萃取时的盐析剂。在这种情况下,由于酸度较高,对裂变产物的去污不如上述用硝酸铝作盐析剂的方法。因此,通常还要采取一些改善去污的措施(如提高过程温度等)。但用硝酸作盐析剂的最大好处,就是高放射性废液中盐分较少,便于浓缩处理。

参考书目
  1. 朗著,杨云鸿译:《核燃料后处理工程》,原子能出版社,北京,1980。(J. T. Long,Engineering for Nuclear Fuel Reprocessing, Gordon & Breach, New York, 1967.)
分类标签: 化学 萃取 裂变 硝酸
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