Purex流程铀钚分离工艺单元数学模型研究

purex流程1af料液中调节钚价态的研究ⅰ.二步法调价
研究钚价态调节的PUREX流程一定包括两个步骤：钢质两次水解提取法（Steel-Two-Step (S2S)）和钚双柱水解提取法（Uranium-Dipole Extraction (UDE)）。

钢质两次水解提取法是利用外源钢弱氢化室温酸性溶液，其中含有双(或多)价质子，如硝酸钾、氯化钾、氢氧化钾以及氯化钠等，使碳酸酐(双柱)分解成双价钚和激活细沙，以纯碱型萃取剂(如膦酸铵)在缓冲液中将其提取。

该提取过程称为碳酸酐处理法(Curburization Treatment)。

在Uranium-Dipole Extraction方法中，通过硫酸氢铵和膦酸铵的垂直混合比例调节处理双柱溶液，调节改变钚的价态，以达到萃取效果。

被提取的钚和激活细沙可以与溶液中的含氧核残物加以分离，进而形成钚和激活细沙的圆形堆积，从而完成双柱钚价态调节的PUREX流程。

总的来说，PUREX流程一的目的是采用二步法来调节钚价态，而这两个步骤是钢质两次
水解提取法和钚双柱水解提取法。

首先通过碳酸酐处理法弱氢化溶液，使溶液中的双价钚和激活细沙被提取出来，然后通过硫酸氢铵和膦酸铵的混合比例调节处理双柱溶液，调节改变钚的价态，最终达到萃取钚和激活细沙的目的。

Tho rex 流程钍铀分离工艺单元计算机模拟研究于婷;李瑞芬;李峥;赵皓贵;张春龙;何辉;李晴暖;张岚【期刊名称】《原子能科学技术》【年(卷),期】2016(050)002【摘要】在Th（NO3）4‐UO2（NO3）2‐HNO3‐H2O／30％TBP‐正十二烷分配比模型的基础上，使用串级萃取理论编写了Thorex流程钍铀分离工艺单元（1B）的计算机模拟程序，该程序可对钍、铀、硝酸的萃取行为进行模拟计算。

通过文献数据对该程序的可靠性进行了验证，结果表明，该程序的计算值与文献值符合良好。

在此基础上利用该模拟程序对钍铀分离单元的工艺参数进行了计算分析，结果表明：工艺运行状况受工艺参数的综合影响，其中反萃液（1BX）硝酸浓度是影响因素之一，铀产品（1BU ）中钍含量随酸度的增大而增大，而钍产品（1BT ）中铀含量则随酸度的增大而降低，酸度过大或过小均不能实现二者的良好分离；1BX流比对分离效果的影响与酸度相反，随着1BX流比的增大，1BU中钍含量显著降低，而1BT中铀含量增大；补萃剂（1BS ）流比对分离效果的影响与1BX流比的影响趋势相反，因此在工艺寻优中可利用本程序选择分离效果最好的条件组合。

此外，还可利用本程序进行其他工艺要求的钍铀分离工艺参数寻优计算等。

【总页数】8页(P227-234)【作者】于婷;李瑞芬;李峥;赵皓贵;张春龙;何辉;李晴暖;张岚【作者单位】中国科学院上海应用物理研究所放射化学与工程技术部，上海201800; 中国科学院核辐射与核能技术重点实验室，上海 201800; 中国科学院钍基熔盐堆核能系统卓越创新中心，上海 201800;中国科学院上海应用物理研究所放射化学与工程技术部，上海201800; 中国科学院核辐射与核能技术重点实验室，上海 201800; 中国科学院钍基熔盐堆核能系统卓越创新中心，上海 201800;中国科学院上海应用物理研究所放射化学与工程技术部，上海 201800; 中国科学院核辐射与核能技术重点实验室，上海 201800; 中国科学院钍基熔盐堆核能系统卓越创新中心，上海201800;中国科学院上海应用物理研究所放射化学与工程技术部，上海 201800; 中国科学院核辐射与核能技术重点实验室，上海 201800; 中国科学院钍基熔盐堆核能系统卓越创新中心，上海 201800;环境保护部核与辐射安全中心，北京 100082;中国原子能科学研究院放射化学研究所，北京 102413;中国科学院上海应用物理研究所放射化学与工程技术部，上海 201800; 中国科学院核辐射与核能技术重点实验室，上海 201800; 中国科学院钍基熔盐堆核能系统卓越创新中心，上海 201800;中国科学院上海应用物理研究所放射化学与工程技术部，上海 201800; 中国科学院核辐射与核能技术重点实验室，上海 201800; 中国科学院钍基熔盐堆核能系统卓越创新中心，上海 201800【正文语种】中文【中图分类】TL243【相关文献】1.压水堆中使用均匀混合型铀—钍燃料（UO2＋ThO2）的堆芯物理特性研究 [J], 陈志成;包伯荣2.钍铀核燃料后处理萃取过程的数学模拟及工艺流程的计算机优化 [J], 杨金峰;包伯荣;夏源贤;王高栋;钱军3.Purex流程铀钚分离工艺单元数学模型研究 [J], 于婷;何辉;洪哲;刘占元;李峰峰;叶国安4.钍-铀燃料后处理中新萃取剂的研究——Ⅲ.N-正辛基己内酰胺萃取铀和钍 [J],曹正白;沈朝洪;包伯荣;王高栋;钱军5.脉冲筛板柱萃取分离钍、铀的研究(Ⅳ)——钍、铀、酸三组分体系脉冲筛板柱的动态特性及数学模拟 [J], 安延军;仝继红;邰德荣;马栩泉因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

PUREX流程钚还原反萃过程的计算机模拟研究进展于婷;叶国安;何辉;陈延鑫;刘金平;张岚【摘要】PUREX流程为当前后处理工业的主流流程,其计算机模拟研究为研究热点.国外一些国家已进行全流程模拟计算,能够开展工艺条件分析和工艺优化工作,具有重要的应用价值.铀钚分离工艺单元(1B)和钚反萃单元(2B)是PUREX流程的重要环节,二者计算机模拟的基础为钚的还原反萃单元模型.本文总结了国外PUREX流程计算模拟程序中的钚还原反萃模型的研究进展,重点对模型的建立和算法做了介绍.%PUREX has been a dominant process in nuclear fuel reprocessing industry.The computer simulation of PUREX has been a research hot spot.In some other countries,computer simulation of complete flow scheme has been realized,and the simulation program can be used in analyzing the influence of input parameter on PUREX and optimizing the input parameter of PUREX.Uranium and plutonium separation unit(1B) and plutonium stripping unit(2B) are critical part of PUREX.The computer simulations of them are based on plutonium stripping chemical reduction model.This paper reviews the recent process of the model of the plutonium stripping by chemical reduction model,focuses on the model and algorithm.【期刊名称】《核化学与放射化学》【年(卷),期】2017(039)004【总页数】11页(P257-267)【关键词】PUREX流程;计算机模拟;反萃;钚还原反应【作者】于婷;叶国安;何辉;陈延鑫;刘金平;张岚【作者单位】中国原子能科学研究院放射化学研究所,北京 102413;中国原子能科学研究院放射化学研究所,北京 102413;中国原子能科学研究院放射化学研究所,北京 102413;中国原子能科学研究院放射化学研究所,北京 102413;中国原子能科学研究院放射化学研究所,北京 102413;中国科学院上海应用物理研究所放射化学与工程技术部,上海201800;中国科学院核辐射与核能技术重点实验室,上海201800;中国科学院钍基熔盐堆核能系统卓越创新中心,上海 201800【正文语种】中文【中图分类】TL249核燃料后处理是实现核燃料闭式循环的重要环节，是减少需要长期地质处置的放射性废物的唯一方法和充分利用铀资源的有效途径[1]。

1BP中铀钚价态及其含量的分析方法钱红娟; 张丽华; 刘焕良; 范德军【期刊名称】《《核化学与放射化学》》【年(卷),期】2019(041)006【总页数】10页(P551-560)【关键词】1BP; 铀; 钚; 多元线性回归【作者】钱红娟; 张丽华; 刘焕良; 范德军【作者单位】中国原子能科学研究院放射化学研究所北京 102413【正文语种】中文【中图分类】O615.2; O615.3; O652PUREX流程中铀钚分离是在1B萃取器中实现的[1]，其原理是用还原反萃剂将钚由易被TBP萃取的Pu(Ⅳ)还原为不易被TBP萃取的Pu(Ⅲ)，钚从有机相转移到水相，而U(Ⅵ)仍留在有机相中，从而达到铀、钚分离的目的。

目前，后处理厂主要采用U(Ⅳ)作为Pu(Ⅳ)的还原剂[2]。

当还原剂U(Ⅳ)足够时，1BP工艺点的主要组分为Pu(Ⅲ)、U(Ⅳ)、U(Ⅵ)，不含有Pu(Ⅳ)；当还原剂U(Ⅳ)不足时，U(Ⅳ)被消耗完，Pu(Ⅲ)会有部分转换为Pu(Ⅳ)，这时1BP的主要组分为Pu(Ⅲ)、Pu(Ⅳ)以及U(Ⅵ)。

因此，为了提高铀钚分离效果，同时又保证钚的收率，必须严格控制1B柱的工艺条件。

1BP作为1B柱的产品液流，对其进行铀、钚价态及含量的监测，可以及时反映1B柱的工艺条件是否在设计工艺参数范围内正常运行。

因此，建立1BP中铀、钚价态及其含量的分析方法对于后处理工艺具有十分重要的意义。

1 原理分子吸收光谱法是定量分析铀和钚的重要方法之一，铀原子外层电子的基本构型为5f36d17s2，钚原子外层电子的基本构型为5f67s2，由于5f轨道电子的能级跃迁使得铀和钚的不同氧化态在可见光区均具有明显的特征吸收峰。

文献[3]给出了几种价态的铀、钚在可见光区的特征吸收峰及其摩尔吸光系数ε，列于表1。

表1 不同价态铀、钚的特征吸收谱峰[3]Table 1 Absorption peaks in different valence of uranium and plutonium[3]波长/nm1.0 mol/L HNO3中的ε/(L·g-1·cm-1)U(Ⅳ)U(Ⅵ)Pu(Ⅲ)Pu(Ⅳ)4142.68.87.012.847618.50.43.673.85641.5-37.46.36003.1-36.54.365033.9-2.630.5表1数据显示，几种价态的铀钚在可见光区均有自己的特征吸收，且摩尔吸光系数均较高，由此，可建立铀钚价态及含量的直接测定方法。

purex流程1af料液中调节钚价态的研究ⅰ.二步法调价ⅰ.二步法调节钚价态研究:
1. 原料准备：钚溶液，氢氧化钠，丙二醇，氯化钠，三氯化铵，三氟乙酸钠，氧化铋，乙醇等。

2. 传统抽滤除悬浮物：采用传统抽滤技术，将原料溶液中悬浮物分离出来，过滤材料选用10μm滤膜并将滤液灌回原料中。

3. 交换柱法进行吸附：将得到的细悬浮物溶液经过离子交换管柱，并以复合离子交换树脂对钚提取，以产生钚离子负载型复合树脂。

4. PH调节：将复合树脂出液稀释到一定浓度，再根据实际情况确定合适的pH值，进行钚的调节。

5. 固溶出技术：根据pH值，调节最适宜的氯化铵浓度，以及各种萃取剂浓度，迁移未溶钚离子，有效地固溶出污染物。

6. 超滤过滤：将抽滤出物和超滤池充满，设定合适的压力，超滤出污染物，以得到钚的最终收率。

7. 纯度测试：利用正电子发射离子化质谱（ESI-MS）分析仪测试最后得到的收率产物，来确定产物的纯度及相关性质。

U＊IV）用作Purex过程中Pu（IV）还原剂的研究第14卷第d期1992年】1月核化学与JournalofNuclear放射化学andRadiochemistryvo1.14Nm4Nov.】992御一fu(IV)用作Purex过程中Pu(W)还原剂的研究于恩江刘黎明费洪澄范元发居崇华赵燕菊黄怀安(中国原子耗科学研究院.北京,1o213)_1.L2,研究了U(IV)在分离的有机相(30%’rBP一煤油)中,在两相振荡混合和逆流萃取过程中的稳定性通过单级反萃实验研究了有机相中钚浓度,铀埭度,反萃剂的酸度和肼浓度,u(IV)用量(Mv/Ⅳ)对钚反萃率的影响.通过串级实验研究了在1B槽工艺条件下,凰,/和U(1V)加入位置,反萃剂酸度和相比等条件的变化对铀钚分离的影响.给出了铀和钚的净化系数关键词?,至亘’堡矽汪两J岛.一,引言.随着我国核电事业的迅速发展,动力堆乏燃料后处理流程的设计已提到议事日程.由于动力堆乏燃料的钚含量比生产堆乏燃料钚含量要大得多,在生产堆乏燃料后处理中长期使用的钚还原剂氨基磺酸亚铁的缺点显得更加突出.由于引进大量铁离子使废液盐分增大而不利于废液浓缩处理,带进的硫酸根离子会加剧设备腐蚀.如果采用u(1V)作Pu(IV)还原剂,不仅会克服氨基磺酸亚铁的缺点,而且有利于工艺过程”无盐化”.本文研究了u(iv)在分离的有机相(30TBP煤油)中,在两相振荡混合和逆流萃取过程中的稳定性.通过单级反萃实验研究了有机相中钚浓度,铀浓度,反萃剂中酸度和肼浓度以及U(1V)用量对钚反萃率的影响.最后,通过串级实验研究了在lB槽工艺条件下.U(IV)用量和加入位置,反萃剂酸度,相比等条件的变化对铀钚分离的影响.给出了铀和钚的净化系数.提出了改善铀钚分离的建议.还介绍了实验中观察到的TBP萃取u(1V)生成第三相的情况.二,实验部分1.试剂和仪器.(1)试剂硝酸钚,二氧化钚经溶解和离子交换制成硝酸钚溶液,钚浓度为38.2g/1,硝酸1991年9月23日收到.1992年d月15日收到修改稿208浓度为4.1mol/!.U(IV)(硝酸铀)用硝酸铀酰作原料,电解法制得.肼,硝酸为分析纯试剂.TBP,特定三级纯,用前经碱洗,酸洗和水洗煤油为大庆240号煤油,用前经过浓硫酸洗,碱洗和水洗.(2)仪器72型分光光度计,759型分光光度计,pH一3型酸度计,FH一408型d定标器.2.分析方法(1)铀的分析常量铀用KCr0TiCI一Fe(SO)法滴定.大量钚中微量铀用TOPO萃取t2一(5一溴一2一吡啶偶氮)一5一二乙胺基苯酚(Br—PADAP)作显色剂,比色法测定.(2)钚的分析常量钚用EDTA络台一硝酸钍反滴定法测定.微量钚用直接取样制源测q放射性计数率或用氟化镧载带法制源测放射性计数率.(3)酸的分析铀和钚溶液中的自由酸用KSOt和EDTA分别络台铀和钚,pH计指示pH值,用NaOH滴定.3.实验方法30TBP一煤油中uOv)稳定性实验:取一定量萃取了u(iv)的30TBP放在比色杯内,盖上试样室盖.在不同时间在U(IV)的特征吸收波长下测定吸光度.钚的单级反萃实验:相比为l:I,振荡混合2min,离心分相后分析两相中钚浓度.串级实验按图l 在室温下进行,通常进行到64排结束.1BXlItBX:ll1BFlIl琏黧If30—1BUUHN图11B槽串级实验流程IBF:1BXljlBX2IlBs—l;0.028;0.25t0.275lBlPPuHN●.●三,结果和讨论1.30TBP中U(IV)的稳定性我们进行了多次实验,结果基本一致.现以一次实验为例加以说明.取U(IV)潜藏(u(IV),45.8g/I;u(vi),2.1s/l;HNO3,1.8tool/1;N2H{,0.47tool/1)lm1,加水lml,30TBP5ml,在萃取试管内振荡混合5min,离心分相,测得有机相中U(IV)浓度为5gA.然后.在不同时间测含U(IV)浓度为5g/l的30TBP中U(IV)的吸收光谱,如图2所示.由图2可以看出,曲线形状随时间有明显变化.U(IV)在480nm和650nm有特征吸收峰.随着时间增加,这两个峰值下降,到7h基本消失.与此同时,在340400nrn范围内出现几个吸收峰.S/de~t]认为,TBP中U(IV)氧化时,发生如下反应:U¨+NOa+H2O—uoi+HNO2+Hu¨+2HNO2一uO;++2No+2H2NO+HNo3+H2O一3HNo2n篓咀0.咀z/ran1_萋群咀咀咀0.图230TBP中u(TV)的吸收光谱图330TBP中HNOz的吸收光谱1——Oh;2—5h;3——7h.这就是说,在U(IV)氧化过程中产生了HNO=.那么,那些锯齿状峰是否就是HNO吸收峰呢?为此,我们称取70ragNaNO2置于萃取管内,并且加入1tool/1HNO,5ml使NaNOz完全溶解,然后,加入3OTBP5ml,振荡混合5rain后离心分相,测得的有机相吸收光谱如图3所示.比较图2和图3可以发现,在同一波长范围内曲线形状是相同的.这说明图2中的峰是HNO的吸210收峰Woodhead[给出的TBP中HNO吸收光谱曲线,其形状亦与图3完全相同.uov)在HNO3和30TBP组成的两相体系中的氧化结果列入表1为此,取u(iv)溶液(U(1v),45.8g/1;HNO18mol/l;N2H,0.47moi/i)2ml,加水4ml,30TBP7ml,振荡混合5min后离L-分相+制两份.取样分析两相中U(IV)初始浓度.将一份的两相合并继续振荡5.5h,另一份的两相不再合并,在同一环境下放置,作为对照.从表1可以看出,两相混合振荡能加速U(IV)的氧化.按图1进行的1B槽铀串级实验(不加钚)结果表明,U(1V)的损失约10—20.表1不同条件下HNOr3o%TBP体系中u(1v)的氧化2.单级反萃不同条件下单级反萃实验结果列入表2.由表2可看出,有机相中钚浓度,铀浓度,u(Iv)用量和反萃剂中肼浓度的变化对钚反萃率基本上没有影响.表2单级反萃实验结果反革前有机相钚维度为 6.91mg/I;反萃剂为0.5tool/IHN03+0.1mol/IN2H;u(Ⅳ)/=5—7|相ffS(o/a)=l:1j《钚反萃率随反萃剂中HNOs浓度的增加而减少.我们认为,这是与U(IV)还原Pu(IV)反应动力学有关.据MapqeHKO等的实验结果,在HNOs体系中,反应动力学公式为--d~Pu(Iv)]/ae=K[Pu(IV)][u(IV)]/rH]JH浓度增加,对反萃不利.在有足够过量U(IV)存在下.UOV)还原Pu(iV)的速度是相当快的实验中我们观察到,U(IV)与含钚有机相混合后.立即出现Pu(III)特有的蓝色.UUv)溶液中的肼也能还原PuUv),但是.速度要慢得多,因此,肼浓度变化不会影响钚的反萃率.3.串级实验(1)硝矗和铀的分布为了取得硝酸和铀在各级分布数据,按图l进行了两次铀串级实验(不加钚).第一次实验的硝酸和铀在各级水相的分布示于图4.二.n级号图4硝酸和铀在】B槽各级水相中的分布合适的酸度分布很重要,因为酸度不仅影响铀和钚的萃取分配,也影响U(iV)和PuOil)的稳定性据Mckay等的实验结果,H浓度小于0.5mol/I,会引起U(IV)的氧化损失,大于2.5mol/I,Pu(III)易被氧化.我们的实验结果表明,反萃段水相硝酸浓度为0.350.87mol/I,在补充萃取段为1.32—1.33mol/1.这样的酸度变化范围是比较合适的.由于TBP能萃U(IV),从第8级加入的uUv)随有机相的流动,分布到反萃段各级水相.在有机相出口的第1级水相中还含有u(IV)约4g/l,这对钚的反萃是有利的.另一方面.从第¨级水相中U(IV)浓度高达约20g/l,可以预计,钚产品液1BP中uOv)浓度必定很高.这对钚中去铀是不利的.(2)Mv/朋的影响不同工艺条件下lB槽串级实验结果列入表3.标准条件(1)如图l所示条件.标准条件(2)与标准条件(1)的差别在于,前者]BF料液中铀浓度为85./1,]BS为含有0-6too!/IHNo3的30TBP,Mv)/i一8.文献[3]指出,HNO.介质中uOv)还原Pu(IV)可用下式表示:2Pu¨+U¨+2H?O—2Pu.+uol+4H这就是说,一个U”还原2个Pu.但是,在实际用U(iV)还原PuOv)时,考虑到u(iv)易被氧2l2化等原因造成的损失,U(IV)往往要过量许多.比较实验(6),实验(1),实验(7)和实验(3)的DF值可以看出,在选用Mur-v/M为8,53和2时,钚的反萃效果都比较好,DFPu均达到10.这是因为,在上述实验条件下,按U(IV)还原Pu(IV)反应的化学计算量,加入的U(IV)都是大大过量的,同时,U(IV)又有足够稳定性,损失很少.据Baxter等的实验结果,加入的U(IV),76.5进入TBP中,氧化损失为I8.1%.只有5.4用于还原Pu(IV).可见,加入的U(IV)也是过量很多.从实验(2)和实验(3)钚在各级有机相的分布(图5)可以看出,无论M/为5或2,钚都是在]BF料液加入级的附近几级迅速被还原.国外采用的/变化较大,有2,4～5和8.一般认为选45为宜.必须指出,由于TBP萃取U(IV)的分配系数较小,除去多余的U(IV)并非易事.铀串级实验表明,加入的U(IV),约8090进入]BP中.另外,如果U(Iv)浓度太高,还可能生成第三相,给萃取设备的运行带来困难.因此,U(IV)的加入量也不能太多.表31B槽串级实验结果(3)反萃剂酸度和1SS酸化的彩响比较实验(1)和实验(2)的结果可以看出,当IBX的HNOs浓度由0.4moI/I增加到0,7mol/l时.DR的值只增加一倍,效果不大.这是因为U(IV)分配系数随酸度增加变化较小.增加酸度使得DFm,值有所下降.比较实验(1)和实验(7)的结果可以看出1BS进行酸化没有明显改善钚中去铀的效果比较实验(3)和实验(4)的Dn值,可以发现,]BS用量增加一倍,DK值增加约2O倍.因此,适当增加1Bs 用量是提高DFu的有效手段之一.(4)u(IV)的加人位置从比较实验(7),实验(8)和实验(9)的结果可以看出,如果从钚的反萃效果看,前两种U(IV)加入方式之间差别不大,第三种加入方式效果稍差.但是,总的说来,差别不十分明显.从有机相中钚的分布(图6)也可以发现,无论以哪一种方式加入U(IV),不仅都是在靠近1BF料液加入级附近几级钚浓度都迅速下降,而且,有机相出口级的钚浓度也十分接近.关于U(IV)的加入位置,文献报道中多种多样,归纳起来主要是两种:一种方式是U(IV)与]BF料液在同一级加入;另～方式是将大部分U(IV),例如80的U(1v)在1BF料液加料级加入,余下部分从有机相出口圾加入,以取得较好的U(Ⅳ)分布.例如,Salomon等对混合澄2l3清懵工艺条件最佳化的结果就是如此KolarikE认为.U(IV)从IBF料液加入级或靠近这个加料级加入,U(IV)能立即与钚浓度较高的有机相接触.反萃效率高.同时,由于UOV)可被TBP莩取,可以使u(IV)分布在反萃段各级中.我们的铀串级实验也证明了这一点.我们认为.为了使有机相出口级附近有足够的U(IV)以利于反萃有机相经多级反萃后仍然残留在有机相中的微量钚,u(IV)从两处加入比较好.芎13579J级号囝5钚在1B槽各级有机相中分布1——Mo<lv1/Mr一5}2——u《lv1/Mr一2J3579J1级号囝6钚在1B槽各级有机相中分布1～一实验{7){2实验(8);3——宴验(0)(5)相比的影响比较实验(7)和实验(10)的结果可以看出,反萃段相比(o/a)由4.5增大到9,D稍有下降,而DF提高两个数量级一般地讲,在有过量UOV)存在下,水相多一些有利于两相混合,使钚易于反萃到水相文献Es2指出,要使钚反萃率大于9g.7.必须保持相比(1BU:1BP)小于10.如果水相太多,钚浓缩倍数变小,而且也不利于铀的去除.(6)u(IV)生成第三相问题象TBP萃取Pu(W)和Th(IV)时生成第三相一样,TBP萃取UOV)时,在一定条件下也会生成第三相.第三相的出现会严重影响萃取设备正常运行实验中曾两次观察到UOV)第三相的出现.一次是在铀串级实验的第l0级出现(15c,该级水相u(IV)浓度为40g/~,HNOs为1.3mol/1),稍加热第三相消失.另一次是实验(6)的第9,10级出现(20C,第三相色深,离心分相后第三相沉到水相下面),估算这两级水相U(IV)约为25gA.HNOa浓度约为2mol/!.按照Kolarik0的实验结果,在我们的上述UOV)浓度,HNOa浓度和温度下,是会生成第三相的.因此,在选择工艺条件,特别是选择U(IV)用量时,应考虑防止生成第三相.四,小结1.萃取到30TBP中的U(IV)易被氧化,在氧化过程中生成HNO水相和有机相振荡混合能加速U(IV)的氧化.2.在实验条件范围内,用U(IV)还原Pu(IV)时,有机相中钚浓度,铀浓度,反萃剂中肼浓214度./A的变化对钚反萃率均无明显影响.钚反萃率随反萃剂酸度增加而减少.3.在本实验给出的两个标准工艺条件下.串级实验的净化系数DF,D 分别达到2.36×10,72和1.64×】0,22.4.采用uI_)/为8,5,3和2,,gF均可达到或超过】.36X10i增大Mu--】,/M 将使DF明显减少.就钚的反萃而言.三种U(IV)加入方式之间无明显差别.增加补充萃取段的相比(o/a)或降低M,/M将显着提高D值.5.实验中观察到了U(IV)生成第三相现象.在选择工艺条件,特别是选择U(IV)用量时,应考虑防止第三相出现.参考文献[I]Slad~ALDP一554.196】[2]WoodheadJ.AERE—R3432.19603l丑peHK.BH,Ko~TyHOBBc.【h0…H目.1974,I6(4):486一:4]MckayHAC,StreetonRJW,WainAG.&ERE—R381.1963.:5]BaxtezW,NaylorASolventExtractionChemistryofMetalsMaeMilan,L ond~.MelbourneTot~to.1965117:6]SalomonL.Lop*zMenchetoE.EndEnsChem0.eDesDevelop,1970,9(3) ;345—7]Kolarikz.ISEC77.1977.178STUDIESONU(IV)NITRA TEASAREDUCTANTINu/vuSEPARA T10N0FPUREXPRoCEss YUENJIANGLIULIMINGFEIHONGCHENGFANYUANFA JUCHoNGHUAZHAoYANJUHUANGHUAIAN(z棚l~tituteoyAtomic”rP一0.Boz275rB,102413)ABSIRACTTnestabilityofU(IV)nitrateinseparatedorganicsolution(30TBP)andsyste moftwophases(organicandaqueous)wasstudied.TheresultsshowthattheoxidationofU(IV )inTBPphasejsCOlff]一pletadinabout5--7hours.TheconcentrationofI-INo2intheTBPphasegradu allyincreasesduringtheoxidationofU(IV).ThelossesofU(IV)areabout1O2Oduringcascadeexperi mentcontaininguraniumandnitricacid. TheeffectsofsomefactorssuchasconcentrationofPu(IV)andU(IV)intheTB Pphase,COflC~fltrationofHNO3andN2Hinaqueousphase,andu(1v)/Pu(molarratio)013bac k—extractionofPu(IV)wereinvestigated.ThroughcascadeexperimentwithsimulatedIBFfeed,theeffectsofsomefact orssuchasu(IV)/I,u(molarratio),feedingpointofU(IV)feed,theacid ityofaqueousphas e,theo/aphasetati∞inthereductionzoneontheseparationofU/Puwereinvestigated._rheresu ltsshowthatwhenU(IV)/Pu(molarratio)is8,5,3and2,theDFforremovalofPufromUproductis alwaysgreaterthanorequalto】.36×lO.KeywordsU(IV),Reduction,Pu.。

收稿日期:2020-10-27作者简介:支冬安(1994 ),男,陕西渭南人,硕士,现主要从事核能与核技术工程方面研究通讯作者:夏良树,E -m a i l :x l s 1966@h o t m a i l .c o m第41卷 第2期核科学与工程V o l .41 N o .22021年4月N u c l e a r S c i e n c e a n d E n g i n e e r i n gA pr .2021P u r e x 流程中铀㊁钚㊁锆㊁钌混合溶液界面污物的成因研究支冬安1,张志成1,王 辉2,夏良树1,*(1.南华大学核科学技术学院,湖南衡阳421001;2.中国原子能科学研究院 放射化学研究所,北京102413)摘要:本文采用C e 模拟P u ,以U ㊁C e ㊁Z r ㊁R u 混合溶液模拟乏燃料溶解液,磷酸二丁酯(H D B P)模拟降解产物,采取单级萃取方式研究乏燃料溶解液中界面污物的生成情况,定性分析了界面污物的基本组成,探讨了界面污物的成因㊂结果表明,铀㊁锆㊁铈会都会参与界面污物的生成;铀㊁锆对界面污物的生成有促进作用,铈对界面污物生成的影响不大,而硝酸浓度对界面污物的生成起逆向作用㊂关键词:界面污物;磷酸二丁酯;锆;钌;铈;铀中图分类号:T L 24文章标志码:A文章编号:0258-0918(2021)02-0427-06S t u d y on t h e F o r m a t i o n o f I n t e r f a c i a l C r u d e i n t h e M i x e d S o l u t i o n o f U r a n i u m ,P l u t o n i u m ,Z i r c o n i u m a n d R u t h e n i u m i n t h e P u r e x P r o c e s sZ H I D o n g a n 1,Z H A N G Z h i c h e n g 1,WA N G H u i 2,X I A L i a n gs h u 1,*(1.U n i v e r s i t y o f S o u t h C h i n a ,I n s t i t u t e o f N u c l e a r S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y ,H e n g y a n g of H u n a n P r o v .421001,C h i n a ;2.I n s t i t u t e o f R a d i a t i o n C h e m i s t r y ,C h i n a I n s t i t u t e o f A t o m i c E n e rg y ,B e i j i n g 102413,C h i n a )A b s t r a c t :C e w a s u s e d t o s i m u l a t e P u ,t h e m i x e d s o l u t i o n o f U ,C e ,Z r a n d R u w a su s e d t o s i m u l a t e t h e s p e n t n u c l e a r f u e l s o l v e n t ,a n d d i b u t y l p h o s ph a t e (H D B P )w a s u s e d t o s i m u l a t e t h e d e g r a d a t i o n p r o d u c t s .T h e f o r m a t i o n o f i n t e r f a c i a l d i r t i n t h e s pe n t n u c l e a rf u e l s o l v e n t w a s s t u d i e d b y s i ng l e -s t a g e e x t r a c t i o n ,th e b a si c c o m po s i t i o n o f t h e i n t e r f a c i a l c r u d e w a s q u a l i t a t i v e l y a n a l yz e d ,a n d t h e c a u s e s o f t h e i n t e r f a c i a l c r u d e w e r e d i s c u s s e d .T h e r e s u l t s s h o w t h a t u r a n i u m ,z i r c o n i u m a n d c e r i u m w i l l a l l b e i n v o l v e d i nt h e f o r m a t i o n o f t h e i n t e r f a c e c r u d e ;u r a n i u m a n d z i r c o n i u m c o u l d p r o m o t e t h e g e n e r a -t i o n o f i n t e r f a c i a l c r u d e ,w h i l e c e r i u m h a d l i t t l e e f f e c t o n t h e g e n e r a t i o n o f t h e i n t e r f a c i a lc r ude ,w h i l e a c i d i t y p l a ye d a r e v e r s e r o l e o n t h e g e n e r a t i o n of t h e i n t e r f a c i a l c r u d e .K e y wo r d s :I n t e r f a c i a l c r u d e ;H D B P ;Z i r c o n i u m ;R u t h e n i u m ;C e r i u m ;U r a n i u m 724随着核能的发展,乏燃料的处理处置越来越受到重视㊂湿法工艺中的P u r e x流程由于其对铀㊁钚回收率高,废物量小,20世纪50年代,美国开始大规模使用P u r e x流程进行核燃料后处理,之后该工艺被认为是世界上最有效㊁最成功的乏燃料后处理工艺[1,2]㊂P u r e x流程是通过萃取的方式用磷酸三丁脂(T B P)从乏燃料中提取铀㊁钚并净化裂片元素的一种化学工艺[3]㊂由于乏燃料的放射性会导致T B P裂解生成磷酸二丁酯(H D B P)和磷酸一丁酯(H2M B P)[4],这些降解产物容易与后处理过程中的裂变产物尤其是锆生成界面污物存在于两相中间,而界面污物的生成会使得有机相接受的辐照剂量更大,萃取剂的去污效率降低,甚至在严重时会影响液体的流动,影响萃取设备正常运行㊂针对这种情况,各国学者进行了多种研究,解决方案主要集中在两点:一种是研发新的萃取剂,从而减少或者消除界面污物的影响,例如酰胺类萃取剂[5,6],亚砜类萃取剂[7],大环化合物[8,9]等新型萃取剂,这些萃取剂或是不易降解,或是易于除去降解产物,或是降解产物对裂变元素的萃取能力极弱;但是这些新型萃取剂存在对U的萃取效率低等问题并不能完全取代T B P作为P u r e x流程中的萃取剂㊂因此就出现了界面污物的另外一个研究方向,那就是研究如何减少或者消除界面污物㊂由于影响界面污物形成的条件比较复杂,国内外这方面的报道较少,主流的研究方向分为两个方面,一是通过寻找与研发合适的化学试剂减少或者避免界面污物的生成,例如叶安国等提出的利用乙羟肟酸来消除锆界面污物[10,11];二是通过改变P u r e x流程的工艺条件来减少界面污物的生成㊂而他们大多集中于以锆等为单元素形成界面污物研究上㊂如在文献[12,13]中以锆为研究对象,研究了H D B P㊁H2M B P㊁锆浓度㊁硝酸浓度对界面污物生成量的影响,并对界面污物的基本组成进行了分析㊂但以多元素混合溶液模拟乏燃料溶解液研究界面污物的报道较少㊂本文在U㊁P u㊁Z r㊁R u混合溶液中,用C e模拟P u,用U㊁C e㊁Z r㊁R u混合溶液模拟乏燃料溶解液,探究H D B P作为降解产物时乏燃料溶解液中界面污物的生成情况,并对界面污物的基本组成㊁官能团结构和晶型结构进行探讨,以期为P u r e x流程共去污过程提供参考,减少界面污物对萃取过程的影响㊂1实验部分1.1仪器与试剂1.1.1仪器I R P r e s t i g e-21型红外光谱仪(日本岛津S h i m a d z u公司);3014-z2型X射线衍射分析仪(日本理学株式会社理学公司);O X F O R D X-M a X型能谱分析仪(捷克泰思肯公司);B P H-6123真空干燥箱(上海丙林电子科技有限公司);H J-4多头加热磁力搅拌器(常州润华电器有限公司);L D Z-08医用离心机(北京医用离心机厂);IC A P6300D u o+M F C型电感耦合等离子体光谱仪(T h e r m o S c i e n t i f i c)㊂1.1.2试剂煤油(洛阳三诺,A R);T B P(苏州文益,A R);H D B P(翁江试剂,A R);五水合硝酸锆(国药集团化学试剂有限公司,A R);二氧化铀(中核二七二铀业责任有限公司);六水合硝酸铈(阿拉丁,99.5%);亚硝酰基硝酸合钌(Ⅲ)(上海笛柏,A R);硝酸(湖南汇虹,A R)㊂1.2料液的配制与标定1.2.1硝酸锆溶液的配制与标定称取适量的五水合硝酸锆固体,用3m o l/L硝酸溶解,过滤后转移到500m L容量瓶中,再用3m o l/L硝酸定容,使锆浓度约为10g/L,用I C P-A E S进行标定㊂1.2.2硝酸铈溶液的配制与标定称取适量的硝酸铈固体,用蒸馏水溶解,过滤后转移到500m L容量瓶中,再用蒸馏水定容,使铈浓度约为20g/L,用I C P-A E S进行标定㊂1.2.3铀溶液的配制与标定称量一定量的二氧化铀固体,向反应器中加入定量的6m o l/L硝酸,加热至70ħ,缓慢加入二氧化铀粉末,至溶液呈透亮的黄色,待溶液冷却后过滤,用三氯化钛还原,重铬酸钾滴定法标定其浓度,用以草酸铵作为缓冲824剂,用氢氧化钠滴定其硝酸浓度㊂1.2.4水相溶液的配制按照所需浓度向100m L容量瓶中加入适量的硝酸锆溶液,硝酸铈溶液,硝酸铀酰溶液,摇匀,测其硝酸浓度,用15m o l/L硝酸调整其硝酸浓度㊂1.2.5 T B P的洗涤用5%的碳酸钠溶液按照1ʒ1的比例与T B P混合,充分震荡或搅拌15分钟,然后静置,去掉水相,重复操作三次,然后用0.1m o l/L的硝酸和蒸馏水分别重复上述操作一次㊂1.2.6有机相溶液的配制取T B P,H D B P,煤油按照一定体积比例(见2.1.1)进行混合㊂1.3界面污物的生成与收集1.3.1界面污物的生成与观察在300m L烧杯中分别加入50m L配置好的水相料液和有机相料液,充分搅拌30分钟,将其转移到离心管中,离心5分钟,观察界面污物生成情况㊂界面污物的生成量的描述,可以在相同离心条件下,观察本次离心后界面污物生成情况并记录㊂1.3.2界面污物的收集在U㊁Z r㊁R u㊁C e体系的界面污物的收集中,由于界面污物的粘稠性太高,过滤法收集界面污物较难,所以采用洗涤法收集界面污物㊂具体操作是小心地将离心管中的清液用滴管吸出,向离心管中分别加入5m L蒸馏水和5m L石油醚进行洗涤3次,然后用5m L石油醚洗涤三次,洗涤结束后将界面污物转移到表面皿中,在50ħ条件下烘干㊂1.4界面污物的分析与表征1.4.1 E D S分析在样品托上粘上导电胶,取适量样品粘在导电胶上,粘好之后用洗耳球吹洗导电胶上面的样品,保证样品托上样品的稳定性㊂样品粘好之后在样品及样品托表面同时镀一层金属膜,保证导电性,此处选用的是离子溅射镀膜法镀一层金膜㊂调整S E M的图像,并将图像输入到E D S进行采集分析㊂1.4.2 F T-I R分析取足够压片的量的溴化钾,研磨成粉末状后加入一定量的待测样(约为溴化钾粉末体积的0.5%),充分研磨碾碎,置于压片机中进行压片制样㊂将制好的样放入样品室进行测试,得到界面污物的官能团结构㊂1.4.3 X R D分析将烘干的样品充分研磨至粉末状,装入样品槽中,将样品槽中的样品表面整理平整㊂将处理好的样品放入样品室使用C u射线检测,观察X R D图像,得到界面污物晶型结构㊂2结果与讨论2.1混合溶液中界面污物生成量的研究2.1.1 H D B P对界面污物生成的影响以H D B P-30%T B P-煤油作为萃取剂,U㊁Z r㊁C e㊁R u混合溶液作为待萃取溶液,在铀浓度为250g/L㊁铈浓度为1g/L㊁锆浓度为1g/L㊁钌浓度为1g/L时改变H D B P浓度,观察界面污物生成量,结果如表1㊂表1H B D P对界面污物生成量的影响T a b l e1T h e i n f l u e n c e o f H B D P o n t h ef o r m a t i o n o f t h e i n t e r f a c i a l c r u d eH D B P浓度/(m o l/L)00.0150.030.0450.060.075界面污物生成量*************注:界面污物的生成量较难以定量的形式呈现,因此对于界面污物的生成量,采用观察的形式,以*代表界面污物的生成量,*越多界面污物生成量越多,无*代表无界面污物的生成,下同㊂由表1可知,H D B P浓度在0.015~ 0.075m o l/L范围内随着其浓度的升高,界面污物生成量逐渐上升㊂这是因为锆和H D B P 的结合是生成界面污物的主要原因,因此随着H D B P浓度的升高,界面污物的生成量会逐渐升高㊂2.1.2锆浓度对界面污物生成的影响以H D B P-30%T B P-煤油作为萃取剂,U㊁Z r㊁C e㊁R u混合溶液作为待萃取溶液,在铀浓度为250g/L㊁铈浓度为1g/L㊁钌浓度为9241g/L时,改变锆浓度,观察界面污物生成量,结果如表2㊂表2锆浓度对界面污物生成量的影响T a b l e2T h e i n f l u e n c e o f t h e Z r c o n c e n t r a t i o n o n t h e f o r m a t i o n o f t h e i n t e r f a c i a l c r u d eZ r浓度/(g/L)0.30.5123界面污物生成量************由表2可知,H D B P浓度为0.075m o l/L 时,Z r浓度在0.3~3g/L范围内随着Z r浓度的升高,界面污物生成量逐渐上升㊂这是因为锆与H D B P的结合是生成界面污物的主要原因,因此随着锆浓度的升高,界面污物的生成量逐渐升高㊂2.1.3铈浓度对界面污物生成的影响以H D B P-30%T B P-煤油作为萃取剂, U㊁Z r㊁C e㊁R u混合溶液作为待萃取溶液,在铀浓度为250g/L㊁锆浓度为1g/L㊁钌浓度为1g/L㊁H D B P浓度为0.075m o l/L 时,改变铈浓度,观察界面污物生成量,结果如表3㊂表3铈浓度对界面污物生成量的影响T a b l e3T h e i n f l u e n c e o f t h e C e c o n c e n t r a t i o n o n t h e f o r m a t i o n o f t h e i n t e r f a c i a l c r u d eC e浓度/(g/L)12345界面污物生成量*****由表3可知,C e浓度在1~5g/L范围内,界面污物生成量无明显变化㊂这是因为H D B P和锆的结合能力远高于铈,且铀浓度远高于铈,导致铈进入界面污物的量非常少,同时2.2.2中能谱的数据也表现出在界面污物中铈的存在极其少,因此界面污物的变化无法用肉眼观察到,所以随着铈浓度的变改变界面污物的生成量并无明显变化㊂2.1.4铀浓度对界面污物生成的影响以H D B P-30%T B P-煤油作为萃取剂,U㊁Z r㊁C e㊁R u混合溶液作为待萃取溶液,在锆浓度为1g/L㊁H D B P浓度为0.075m o l/L 时㊁铈浓度为1g/L㊁钌浓度为1g/L时,改变铀浓度,观察界面污物生成量,结果如表4㊂表4铀浓度对界面污物生成量的影响T a b l e4T h e i n f l u e n c e o f t h e U c o n c e n t r a t i o n o n t h ef o r m a t i o n o f t h e i n t e r f a c i a l c r u d eU浓度/(g/L)050100150200250界面污物生成量****************由表4可知,随着铀浓度的升高,界面污物生成量逐渐上升,但是铀浓度为0g/L时的界面污物生成量明显大于50~250g/L时的生成量,与250g/L时的生成量大致相同㊂在铀浓度0~250g/L范围内,界面污物的生成量先出现明显的降低再升高现象,这主要是因为在铀存在的情况下,有机相中的H D B P会大量与铀络合,使得H D B P有效剂量减少,且铀会与锆争夺H D B P上的络合位置,导致界面污物的生成量陡然减少;但随着铀浓度的持续升高,界面污物的生成量会随着铀浓度的升高而升高㊂这是因为,随着铀浓度的升高,铀逐渐进入界面污物;另外硝酸铀酰被萃入到有机相中,Z r与H D B P萃合物上的H D B P会因氢键的断裂而脱落生成Z r-D B P,作为界面污物的形式存在[12]㊂2.1.5硝酸浓度对界面污物生成的影响以H D B P-30%T B P-煤油作为萃取剂,U㊁Z r㊁C e㊁R u混合溶液作为待萃取溶液,在铀浓度为250g/L㊁铈浓度为1g/L㊁锆浓度为1g/L㊁钌浓度为1g/L㊁H D B P浓度为0.075m o l/L时,改变硝酸浓度,观察界面污物生成量,结果如表5㊂表5硝酸浓度对界面污物生成量的影响T a b l e5T h e i n f l u e n c e o f t h e a c i d i t y o n t h ef o r m a t i o n o f t h e i n t e r f a c i a l c r u d eH+浓度/(g/L)11.522.53界面污物生成量***************由表5可知,在1~3m o l/L的硝酸浓度范围内,随着硝酸浓度的升高,界面污物的生成量逐渐减少㊂这是因为H D B P参与界面污物生成时,随着界面污物的生成会析出氢离子,因此高酸条件不利于该反应的进行,从而使得界面污物的生成量减少㊂0342.2 界面污物的组成及结构分析2.2.1 界面污物晶型结构分析用X R D 对界面污物进行晶型结构分析,结果如图1所示㊂图1 界面污物的X R D 分析图谱F i g .1 T h e X R D s pe c t r u m of t h e i n t e r f a c e c r u d e 由图1可知,谱图中无尖锐的峰形成,可判断该界面污物没有无定型状态的非晶体㊂2.2.2 界面污物组分分析用E D S 对界面污物进行能谱分析,结果如图2所示㊂图2 界面污物的E D S 分析图谱F i g .2 T h e E D S a n a l ys i s o f t h e i n t e r f a c e c r u d e 由图2可知,U 浓度在50~250g /L 范围内,界面污物中含有较多的C ㊁O ㊁P ㊁U ㊁Z r ㊁C e 元素㊂根据实验,T B P 不会和U ㊁Z r ㊁C e 络合产生界面污物,因此C ㊁P 元素极大可能性是来自于H D B P ㊂界面污物中还含有部分Z r ㊁U ㊁C e 元素,表明界面污物是由U ㊁Z r ㊁C e 和H D B P 相互作用而成的㊂2.2.3 界面污物官能团分析用红外光谱分析界面污物官能团结构,结果如图3所示㊂图3 界面污物的红外光谱图谱U 1 不含铀;U 6含铀F i g .3 T h e i n f r a r e d s pe c t r u m of t h e i n t e r f a c i a l c r u d e U 1 w i t h o u t u r a n i u m ;U 6 c o n t a i n i ng ur a n i u m 由图3可知,在不含U 的情况下,界面污物中无羟基峰的出现,而通过文献[13]对H D B P 的红外光谱研究并结合H D B P 的结构,H D B P 中存在羟基,这说明不含U 的溶液中,界面污物可能是由H D B P 上羟基的H +离解后与金属离子结合形成的,但是在含U 的界面污物中,有羟基峰的生成,可能是因为可能有水分子通过氢键与铀酰离子与H D B P 的络合进入了界面污物中㊂2.3 界面污物的成因分析用硝酸浓度为2m o l /L ㊁锆浓度为1g /L的锆溶液分别与H D B P 浓度为0.075m o l /L的H D B P -30%T B P -煤油和H D B P 浓度为0.075m o l /L 的H D B P -煤油进行等量混合并充分萃取,两次萃取后两相中间都有不溶物出现,可知H D B P 极易与Z r 络合成存在于两相的界面污物㊂用硝酸浓度为2m o l /L ㊁钌浓度为1g /L的钌溶液分别与H D B P 浓度为0.075m o l /L的H D B P -30%T B P -煤油和H D B P 浓度为0.075m o l /L 的H D B P -煤油进行等量混合并充分萃取,两次萃取分相后两相皆呈现为红色透明液体,且容器中无固体或其他不溶于两相的存在,可知H D B P 会和钌发生络合反应,但络合产物不会形成第三相㊂用硝酸浓度为0m o l /L ㊁铈浓度为1g /L的铈溶液分别与H D B P 浓度为0.075m o l /L134的H D B P-30%T B P-煤油和H D B P浓度为0.075m o l/L的H D B P-煤油进行等量混合并充分萃取,两次萃取后两相中间都有不溶物出现,用硝酸浓度为1m o l/L铈浓度为1g/L的铈溶液与H D B P浓度为0.075m o l/L的H D B P-30%T B P-煤油进行等量混合并充分萃取,萃取过后两相为澄清溶液,可知铈在无硝酸浓度的情况下可与H D B P络合成为界面污物,但是在有硝酸存在的情况下,界面污物会消失㊂用硝酸浓度为2m o l/L㊁铀浓度为250g/L 的铀溶液分别与H D B P浓度为0.075m o l/L 的H D B P-30%T B P-煤油和H D B P浓度为0.075m o l/L的H D B P-煤油进行等量混合并充分萃取,不含T B P的混合液中存在沉于水相底部的胶体状物质,但该胶装物质容易溶于T B P中㊂在文献中有关于该物质的报道,在不同硝酸浓度下它有两种呈现方式,不溶的粉末和不溶的胶体[14]㊂根据上述情况,U和C e不能单独与H D-B P结合生成界面污物㊂但能谱和红外光谱分析却发现界面污物中含有U㊁Z r㊁C e,这可能是因为界面污物中U和C e并非是单独与H B D P进行络合,而是同时络合在Z r-H D B P 的多聚体分子上㊂3结论(1)含H D B P-30%T B P-煤油萃取U㊁Z r㊁R u㊁C e混合溶液时,会有界面污物生成㊂保持其他物料浓度相同,改变其中一个物料的浓度,界面污物的生成情况如下:锆浓度在0.3~3g/L范围内,界面污物的生成量随着锆浓度的升高而升高;H D B P浓度在0.015~ 0.075m o l/L范围内,界面污物随着H D B P 浓度的升高而升高;铀浓度在50~250g/L范围内,界面污物随着铀浓度的升高而升高;硝酸浓度在1~3m o l/L范围内,随着硝酸浓度的升高,界面污物的生成量逐渐减少㊂(2)U㊁Z r㊁R u㊁C e混合溶液产生的界面污物是由U㊁Z r㊁C e与H D B P和Z r-H D B P 的多聚体相互作用而成的㊂(3)对提取出来的界面污物进行红外光谱分析,发现不含铀的混合溶液与H D B P生成的界面污物没有羟基的存在,而含铀的混合溶液与H D B P生成的界面污物中有羟基的存在㊂参考文献[1]张晓霞,王婧,徐建华,等.核燃料后处理设施物项分级现状及建议[J].核科学与技术,2020,8(1):7. 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Purex流程萃取体系下相关组分的分配比模型Ⅰ.U（Ⅳ）分配比模型陈延鑫;何辉;彭力;高巍;朱礼洋;李斌;唐洪彬;王立京【摘要】A total of 610 data are used to testify the realibility ofU(Ⅳ)distribution models which were established by different researchers from United States,India and Japan with the Matlab software.The results show that the model established by United States researcher is the best one among the three models,but the relative deviation is still more than 20%,and the model can not be used to calculate theU(Ⅳ)distribution.Thus,the model establi shed by United States researcher is chose to be modified,the modified model is D (U(Ⅳ))=K*(U(Ⅳ))c2(fTBP),and K*(U(Ⅳ))=(1.4/(30×c(U(Ⅳ))+1))×K*(U(Ⅵ))× (0.054 1+0.000 658×c2 (NO-3 )).The modified model can be used in the following equilibrium concentration ranges for the aqueous phase:HNO3 0.4-4.0 mol/L,U(Ⅳ)5-50 g/L,U(Ⅵ) 15-150 g/L,Pu(Ⅲ)0.4-36.3g/L,hydrazine 7×10-4-2 mol/L.The relative deviation of the modified model is less than ±1 5%.%在 MATLAB软件平台上,利用文献报道的610组U(Ⅳ)分配比数据分别对美国、印度及日本提出的3种不同的U(Ⅳ)分配比模型函数进行了验证,验证结果表明：3种模型计算值与实验值的相对偏差均至少在20%以上,其中以美国研究者提出的U(Ⅳ)分配比模型计算效果最佳,但仍无法直接用于模拟计算U(Ⅳ)的分配比。