⁹⁹Tc是多價(jià)態(tài)、高產(chǎn)額裂變產(chǎn)物核素,在PUREX流程中具有特殊的萃取行為和氧化還原特性,是動(dòng)力堆乏燃料后處理工藝中需要控制走向的重要核素。本文首先闡述了锝的基本化學(xué)性質(zhì),重點(diǎn)論述了锝在PUREX工藝流程中鈾钚共去污段、锝洗段和鈾钚分離段的分布特性,分析了不同酸度、離子濃度和還原反萃體系等因素對(duì)锝走向的影響,為將來進(jìn)一步控制其走向和分離提供參考。 

【文章來源】：核化學(xué)與放射化學(xué). 2020,42(05)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：10 頁

【部分圖文】：

不同HNO3和鈾濃度條件下

長壽命人造放射性核素99Tc(T1/2=2.1×105 a)主要是由反應(yīng)堆中235U熱中子裂變產(chǎn)生的,也是一個(gè)具有較高裂變產(chǎn)額(6.13%)和高度遷移性的裂變產(chǎn)物[1],是環(huán)境放射性安全評(píng)估過程中重點(diǎn)關(guān)注的三個(gè)以陰離子狀態(tài)存在的核素(99Tc、129I、79Se)之一[2]。后處理廢液中的99Tc在地質(zhì)處置過程中極易揮發(fā)泄露[3],泄露到環(huán)境中后,可在微生物、植物和某些無脊椎動(dòng)物體內(nèi)積累,進(jìn)而對(duì)生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成長期潛在的危害。隨著核電事業(yè)的發(fā)展,核燃料燃耗加深及235U初始豐度的提高,锝含量顯著增加,使锝在動(dòng)力堆乏燃料后處理工藝中成為一個(gè)需要重點(diǎn)關(guān)注的元素。在PUREX流程中,锝的化學(xué)行為主要涉及三個(gè)工藝單元,即鈾钚共去污段、锝洗段和鈾钚分離段,共去污分離循環(huán)示意圖示于圖1。锝行為的復(fù)雜性主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面:(1) 共去污過程中锝與其他金屬離子發(fā)生共萃取,流程中影響锝共萃行為的因素復(fù)雜;(2) 在鈾钚分離過程中锝與還原劑發(fā)生復(fù)雜反應(yīng),可能對(duì)鈾钚分離造成影響。因此,掌握锝的工藝過程特性及其分離技術(shù)對(duì)于后處理工藝設(shè)計(jì)、锝的走向控制和生態(tài)安全等均具有非常重要的意義。本文主要針對(duì)锝在PUREX流程中的分布特性研究進(jìn)展進(jìn)行綜述,并提出今后的研究重點(diǎn)和建議。1 锝的化學(xué)性質(zhì)簡(jiǎn)介

不同價(jià)態(tài)锝的氧化還原電位示于圖2[4]。在HNO3溶液中,锝離子的穩(wěn)定性順序?yàn)?Tc(Ⅶ)>Tc(Ⅳ)>Tc(Ⅴ)>Tc(Ⅵ)[5]。TcO-4是Tc(Ⅶ)在水溶液中最穩(wěn)定的存在形式,是一種中等強(qiáng)度的氧化劑,可以被多種還原劑還原,如非質(zhì)子酸[6]、羥胺[7]、Fe(Ⅱ)[8]、Sn(Ⅱ)等[9]。PUREX流程中,在含PO鍵的有機(jī)配體存在下,TcO-4能夠與U(Ⅵ)、Pu(Ⅳ)和Zr(Ⅳ)等金屬離子共萃進(jìn)入有機(jī)相,對(duì)這些元素的純化和分離造成影響,而且由于锝的催化氧化還原反應(yīng),造成在后處理過程中關(guān)鍵錒系元素的價(jià)態(tài)很難控制[10]。由于TcO-4在水溶液中具有高溶解度和低絡(luò)合性的特點(diǎn),因此很難被一般巖石和礦物質(zhì)吸附,導(dǎo)致其在環(huán)境中可快速遷移。由于其高度遷移性,工藝廢液中的锝泄漏風(fēng)險(xiǎn)較高,如在美國Hanford后處理廠所處的滲流帶和地下水中就檢測(cè)到了高濃度的99Tc,嚴(yán)重威脅了當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)安全[11]。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]PUREX流程1A槽中锝的走向分析[J]. 王輝,劉方,孫亞茹,張磊,鄭衛(wèi)芳.  核化學(xué)與放射化學(xué). 2019(05)
[2]后處理Purex流程洗锝工藝條件的選定與驗(yàn)證[J]. 周常新,王孝榮,何輝,陳延鑫,周賢明,任鳳儀.  原子能科學(xué)技術(shù). 2014(S1)
[3]硝酸體系中Tc（Ⅶ）與乙異羥肟酸的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究[J]. 晏太紅,左臣,鄭衛(wèi)芳,張柏青,張宇,鮮亮,卞曉艷,李傳博.  原子能科學(xué)技術(shù). 2012(09)
[4]APOR后處理流程1B槽中锝的走向[J]. 王輝,魏艷,劉方,賈永芬,劉占元.  核化學(xué)與放射化學(xué). 2012(02)
[5]雙羥基脲與HNO2的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)及對(duì)Pu（Ⅲ）的穩(wěn)定作用[J]. 晏太紅,鄭衛(wèi)芳,葉國安,張宇,鮮亮,卞曉艷,迪瑩.  核化學(xué)與放射化學(xué). 2009(02)
[6]乙異羥肟酸在TRPO簡(jiǎn)化流程中的應(yīng)用[J]. 張平,劉秀琴,王建晨,宋崇立.  核化學(xué)與放射化學(xué). 2004(03)
[7]HNO3-TBP/OK體系中鋯、锝共萃取行為的研究[J]. 歐陽應(yīng)根,李瑞雪,嬌海洋,趙雅平,林松.  核化學(xué)與放射化學(xué). 2003(02)
[8]乙異羥肟酸用于Purex流程中Np/U的分離[J]. 鄭衛(wèi)芳,章澤甫,林漳基,常志遠(yuǎn),朱建民,朱兆武.  核科學(xué)與工程. 2001(04)
[9]N,N-二甲基羥胺對(duì)Pu（Ⅳ）的還原反萃和相應(yīng)的計(jì)算機(jī)模型[J]. 何輝,胡景炘,張先業(yè),肖松濤,朱文彬,王方定.  核化學(xué)與放射化學(xué). 2001(02)
[10]乙異羥肟酸改善Purex流程鈾產(chǎn)品中U-Pu的分離[J]. 鄭衛(wèi)芳,劉黎明,常志遠(yuǎn).  原子能科學(xué)技術(shù). 2000(02)

碩士論文
[1]TBP-煤油從硝酸介質(zhì)中萃取七價(jià)锝的動(dòng)力學(xué)研究[D]. 王輝.中國原子能科學(xué)研究院 2007



本文編號(hào)：3401375