梭勒克斯流程
正文
核燃料水法後處理流程之一,是用磷酸三丁酯萃取法從輻照過的釷燃料元件中回收、純化釷和鈾 233(見鈾)的化工過程。釷元件在反應堆中,通過下列核反應生成鈾233: 釷本身不能直接用作核燃料,但它所生成的鈾 233是易裂變核素,可作為核燃料。由於世界上使用釷元件的反應堆還很少,梭勒克斯流程還沒有被大規模地套用於工業上。
梭勒克斯所用的萃取劑──磷酸三丁酯 (TBP)──具有許多優點(見普雷克斯流程)。TBP對鈾、 釷的萃取能力比對裂變產物和鏷233要強得多,因此,通過多級逆流萃取和洗滌,可使鈾、釷與裂變產物及鏷分離。然後利用釷在TBP中的萃取率比鈾低這一性能,小心地調節流比,先用低酸(0.2摩爾/升的硝酸)將釷反萃;再用極稀的酸(0.005~0.01摩爾/升的硝酸)來反萃鈾,從而實現鈾和釷的分離。
鋁包殼的釷燃料元件中,在少量汞離子和氟離子存在下,鋁和釷都可溶於硝酸,利用硝酸鋁作為 TBP萃取鈾、釷時的鹽析劑,可以大大降低料液的酸度,使主要裂變產物鋯、鈮、釕等水解而降低萃取率,使裂變產物較易去污。經過第一萃取循環分離後的鈾和釷,可以各自再經過一個萃取循環以進一步純化,釷也可經過矽膠吸附除去鏷233和鋯、鈮,經草酸沉澱除去釕。這種流程利用包殼成分作鹽析劑,對裂變產物的去污較好,這是它的優點;但產生的強放射性廢液含大量鹽分,濃縮倍數受到限制,因而廢液體積較大。
梭勒克斯流程有一種變體:在用機械法或化學法脫去鋁包殼後,釷燃料用硝酸溶解,然後用TBP萃取,進行釷、鈾及裂變產物的分離。在該過程中,以硝酸作為萃取時的鹽析劑。在這種情況下,由於酸度較高,對裂變產物的去污不如上述用硝酸鋁作鹽析劑的方法。因此,通常還要採取一些改善去污的措施(如提高過程溫度等)。但用硝酸作鹽析劑的最大好處,就是高放射性廢液中鹽分較少,便於濃縮處理。
參考書目
朗著,楊雲鴻譯:《核燃料後處理工程》,原子能出版社,北京,1980。(J. T. Long,Engineering for Nuclear Fuel Reprocessing, Gordon & Breach, New York, 1967.)