乙醛肟还原钚的动力学及其应用于铀钚分离的研究

来源 :中国原子能科学研究院 | 被引量 : 3次 | 上传用户:liujing6633
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通常Purex流程的改善可以通过简化流程、改进设备和采用新型无盐试剂等来实现。因此,简单、经济、高效无盐试剂的开发,将会大大推动Purex流程的发展。在众多的有机无盐试剂中,乙醛肟以其独特的优点受到人们的关注。为了将其更好地应用于Purex流程,首先在调研的基础上对乙醛肟进行了表征并建立了硝酸溶液中乙醛肟浓度的测定方法,然后详细研究了乙醛肟与亚硝酸和Pu(Ⅳ)的反应动力学,最后又进行了乙醛肟作为还原剂分离钚的单级反萃和串级实验。主要内容如下: (一) 简单介绍了后处理和Purex流程的发展现状及趋势,重点概述了Purex流程中铀钚还原剂的研究进展。 (二) 对新型有机无盐试剂乙醛肟进行了红外光谱、质谱、核磁共振谱的表征,并建立了改进的常量乙醛肟溶液浓度的分析方法。 (三) 采用分光光度法进一步对乙醛肟与亚硝酸的氧化还原反应动力学进行了研究,得到了其动力学速率方程 -d[HNO2]/dt=k[CH3CHNOH][HNO2][H+]0.5当温度为20℃时,速率常数k=921.6±7.4(mol/L)-1.5min-1,反应的活化能Ea=27.26±5.22 kJ/mol。 (四) 研究了乙醛肟与Pu(Ⅳ)的氧化还原反应动力学,并且得到了它们的动力学速率方程 -d[Pu(Ⅳ)]/dt=k[AO][Pu(Ⅳ)]2[HNO3]-2.1[Pu(Ⅲ)]-1当温度为22℃时,速率常数k=27.95±0.45(mol/L)1.1min-1,反应的活化能Ea=89.01±9.43kJ/mol。 (五) 运用单级反萃和串级实验研究了乙醛肟在Purex流程1B槽铀钚分离中的应用。实验表明,在模拟Purex流程1B槽的工艺条件下(8级反萃,6级补萃,流比1BS:1BF:1BX=1:4:1,1BX中HNO3浓度为0.5mol/L),铀的收率为99.9996%,钚的收率为99.99%,铀中去钚的分离系数达到1.05×104,钚中中国原子能科学研究院硕士学位论文 去铀的分离系数达到2.7x 105。 实验结果表明,乙醛肪能快速地将九口门还原为Puall),因此,有可能用它作为U、Pu分离的还原剂。另外,它能快速与亚硝酸反应,因此,可以用作亚硝酸清扫剂,这就避免了用脱作支持还原剂。关键词:乙醛肪;Purex流程;亚硝酸;铀怀分离
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