FR3132785A1

FR3132785A1 - Procédé de traitement du plutonium retenu dans la phase organique résiduaire du procédé PUREX

Info

Publication number: FR3132785A1
Application number: FR2209632A
Authority: FR
Inventors: Qian Liu; Liyang ZHU; Xuan HAO; Youshi LAN; Jin Zhou; Suliang YANG; Guoxin TIAN; Qin Chen; Guoguo ZHANG
Original assignee: China Institute of Atomic of Energy
Current assignee: China Institute of Atomic of Energy
Priority date: 2022-02-17
Filing date: 2022-09-22
Publication date: 2023-08-18
Anticipated expiration: 2042-09-22
Also published as: US20230313339A1; FR3132785B1; WO2023155278A1; JP7549674B2; CN114686709A; JP2024511686A

Abstract

Titre : Un procédé de traitement du plutonium retenu dans la phase organique résiduaire du procédé PUREX La présente invention concerne un procédé de traitement du plutonium retenu dans une phase organique résiduaire d’un procédé PUREX. La phase organique résiduaire du procédé PUREX comprend un solvant organique et du plutonium, le procédé comprend: la mise en contact de la phase organique résiduaire du procédé PUREX avec une solution de réextraction en phase aqueuse contenant de l'acide 2,6-pyridinedicarboxylique pour effectuer une réextraction, afin d'obtenir un produit de réextraction du plutonium; le plutonium dans la solution de réextraction peut être chargée sur une colonne pour adsorption, transformation et désorption par une colonne échangeuse d’anions pour récupérer le plutonium dans la solution de réextraction. Le procédé peut efficacement éluer et récupérer le plutonium dans la phase organique résiduaire, en particulier peut éluer efficacement le plutonium dans la phase organique résiduaire qui a été stockée pendant une longue période. Figure pour l’abrégé : Fig.1

Description

Procédé de traitement du plutonium retenu dans la phase organique résiduaire du procédé PUREX

La présente invention concerne le domaine du traitement des déchets radioactifs, en particulier un procédé de traitement du plutonium retenu dans la phase organique résiduaire du procédé PUREX.

ETAT DE LA TECHNIQUE

Le procédé PUREX (pour « Plutonium Uranium Reduction Extraction » en anglais) est actuellement le seul procédé commercial de retraitement des combustibles usés. Dans ce procédé, le système TBP - kérosène - HNO₃est soumis à une dégradation chimique et radiologique sous l'action de la chimie et du rayonnement, et les produits de dégradation du TBP sont principalement le phosphate de dibutyle (HDBP), le phosphate de monobutyle (H₂MBP) et le H₃PO₄, et un diluant et un acide nitrique sont dégradés pour produire des aldéhydes, des acides carboxyliques et des composés nitrés organiques tels que des acides hydroxamiques. Parmi les produits de dégradation ci-dessus, HDBP et H₂MBP sont enclin à former des complexes avec Pu(IV) et Zr(IV), et l'énergie de liaison de ces complexes est supérieure à celle des complexes formés par Pu(IV) et Zr(IV) avec TBP, et sont moins enclin à être rétroextraits dans la section de réextraction, ce qui entraîne la rétention de leurs ions métalliques dans une phase organique. Avec la poursuite de l'opération de production, les produits de dégradation continuent de s'accumuler dans la phase organique, et les produits de dégradation et les ions métalliques forment des complexes qui ont une faible solubilité dans la phase organique, ce qui entraîne des difficultés de séparation de phases.

Afin de réduire les effets nocifs de l'accumulation de produits de dégradation sur le processus d'extraction, le Na₂CO₃est souvent utilisé pour laver les produits de dégradation dans la phase organique, mais il ne peut toujours pas résoudre le problème de la rétention du plutonium métallique dans la phase organique résiduaire. Par conséquent, il est urgent de développer un procédé pour éluer et récupérer le plutonium de la phase organique résiduaire du procédé de post-traitement du combustible usé (en particulier la phase organique résiduaire à haute teneur en plutonium qui est stockée depuis longtemps).

RESUME

Le but de la présente invention est de fournir un procédé de traitement du plutonium retenu dans la phase organique résiduaire du procédé PUREX, qui permette d’éluer et de récupérer efficacement une quantité élevée de plutonium retenu dans la phase organique résiduaire, voire dans une phase organique résiduaire à haute quantité de plutonium retenu stockée depuis longtemps.

Afin d'atteindre l'objet ci-dessus, la présente invention propose un procédé de traitement du plutonium retenu dans la phase organique résiduaire du procédé PUREX. La phase organique résiduaire du procédé PUREX contient un solvant organique et du plutonium, et le procédé comprend : la mise en contact de la phase organique résiduaire du procédé PUREX avec une solution de réextraction en phase aqueuse contenant de l'acide 2,6-pyridinedicarboxylique pour effectuer une réextraction, afin d'obtenir un produit de réextraction.

Eventuellement, le rapport pondéral de la solution de réextraction en phase aqueuse contenant de l'acide 2,6-pyridinedicarboxylique relativement à la phase organique résiduaire est de 1 : (1-10), de préférence est de 1 : (1-5).

Eventuellement, la teneur en acide 2,6-pyridinedicarboxylique dans la solution de réextraction en phase aqueuse est de 0,1 à 0,7 % en poids, de préférence de 0,3 à 0,5 % en poids.

Eventuellement, la réextraction est mise en œuvre à une température comprise entre 10 et 40 °C, de préférence entre 20 et 30 °C, à une vitesse d'agitation comprise entre 400 et 700 tr/min, de préférence entre 500 et 600 tr/min, pour une durée comprise entre 10 et 30 minutes, de préférence entre 15 et 20 minutes.

Eventuellement, la méthode comprend en outre: S1, mettre en contact le produit de réextraction avec une résine échangeuse d'anions, de sorte que le plutonium dans le produit de réextraction soit adsorbé sur la résine échangeuse d'anions pour obtenir une résine échangeuse d'anions adsorbée au plutonium; S2, mettre en contact la résine échangeuse d'anions adsorbant du plutonium avec un liquide de transformation pour obtenir une résine échangeuse d'anions adsorbant du plutonium transformée; S3, mettre en contact la résine échangeuse d'anions adsorbant au plutonium transformée avec un éluant pour obtenir un produit d’élution.

Eventuellement, l'étape S1 comprend la mise en contact du produit de réextraction avec la résine échangeuse d'anions après ajustement du pH du produit de réextraction à une valeur comprise entre 1 et 4.

Eventuellement, le liquide de transformation contient entre 7 et 8 mol/L d'acide nitrique.

Eventuellement, l'éluant comprend entre 0,3 et 1,0 mol/L d’une solution aqueuse d'acide nitrique, ou l'éluant est une solution aqueuse contenant entre 0,3 et 1,0 mol/L d'acide nitrique et entre 0,05 et 0,15 mol/L de NH₂OH.

Eventuellement, la résine échangeuse d'anions comprend au moins une résine choisie parmi la résine DOWEX®, la résine D201 et la résine Diaion® PA 308, de préférence la résine échangeuse d'anions DOWEX® 1x4.

Eventuellement, le procédé comprend en outre : avant la mise en contact de la phase organique résiduaire du procédé PUREX avec la solution de réextraction aqueuse contenant de l'acide 2,6-pyridinedicarboxylique, la mise en contact de la phase organique résiduaire du procédé PUREX avec de l'eau déminéralisée et/ou une solution alcaline pour désacidification. Dans la présente invention, la désacidification de la phase organique résiduaire n'est pas particulièrement limitée, et selon la teneur résiduelle en acide dans la phase organique résiduaire, une solution alcaline, telle qu'une solution d'hydroxyde de sodium, peut être ajoutée à la solution de réextraction en phase aqueuse pour désacidification.

Grâce aux solutions techniques ci-dessus, la présente invention propose un procédé de traitement du plutonium retenu dans la phase organique résiduaire du procédé PUREX, qui permet d’éluer et de récupérer efficacement le plutonium métallique dans la phase organique résiduaire à haute rétention de plutonium, et une grande partie du plutonium métallique est éluée en phase aqueuse; la teneur en plutonium dans la phase organique résiduaire éluée peut être inférieure à 0,1 mg/L et au moins 99 % du plutonium dans la phase aqueuse est récupéré, ce qui répond aux exigences des techniques de traitement des déchets en terme de teneur en plutonium dans la phase organique résiduaire.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront détaillés dans la description détaillée qui suit.

BREVE DESCRIPTION DES FIGURES

La montre la variation du taux de comptage d’un éluat d’une colonne d'échange d'anions en fonction du volume de l'éluat.

DESCRIPTION DÉTAILLÉE

Les modes de réalisation spécifiques de la présente invention seront décrits en détail ci-dessous en référence à la figure annexée. Il doit être compris que les modes de réalisation spécifiques décrits ici sont uniquement utilisés pour illustrer et expliquer la présente invention, mais pas pour limiter la présente invention.

La présente invention fournit un procédé de traitement du plutonium retenu dans la phase organique résiduaire du procédé PUREX. La phase organique résiduaire du procédé PUREX comprend un solvant organique et du plutonium, et la méthode comprend la mise en contact de la phase organique résiduaire du procédé PUREX avec une solution de réextraction en phase aqueuse contenant de l'acide 2,6-pyridinedicarboxylique pour effectuer une réextraction, afin d'obtenir un produit de réextraction.

Selon le procédé de l'invention, dans le processus de réextraction, le plutonium peut migrer de la phase organique résiduaire du procédé PUREX vers la phase aqueuse contenant l'acide 2,6-pyridinedicarboxylique, c'est-à-dire dans le produit de réextraction.

Le rapport pondéral de la solution de réextraction en phase aqueuse contenant de l'acide 2,6-pyridinedicarboxylique relativement à la phase organique résiduaire peut varier dans une large gamme ; dans un mode de réalisation préféré, le rapport pondéral de la solution de réextraction en phase aqueuse contenant l'acide 2,6-pyridinedicarboxylique relativement à la phase organique résiduelle est de 1:(1-10), plus préférablement 1:(1-5).

La teneur en acide 2,6-pyridinedicarboxylique dans la solution de réextraction en phase aqueuse peut rendre le coefficient de dispersion du plutonium dans la solution d'extraction en phase aqueuse supérieur au coefficient de dispersion du plutonium dans la phase organique résiduaire du procédé PUREX. Dans un mode de réalisation préféré, la teneur en acide 2,6-pyridinedicarboxylique dans la solution de réextraction en phase aqueuse est comprise entre 0,1 et 0,7 % en poids, de préférence entre 0,3 et 0,5 % en poids.

Les conditions de réextraction dans la présente invention ne sont pas particulièrement limitées, et la personne du métier peut les choisir en fonction des besoins réels. Le taux de réextraction du plutonium retenu dans la phase organique résiduaire obtenu par les conditions de réextraction définies dans la présente description est plus élevé et peut satisfaire aux exigences relatives à la teneur en plutonium de la phase organique résiduaire dans la technologie de traitement des déchets. Par exemple, dans un mode de réalisation, la réextraction est mise en œuvre à une température comprise entre 5 et 40 °C, de préférence entre 20 et 30 °C, à une vitesse d'agitation comprise entre 400 à 700 tr/min, de préférence entre 500 à 600tr/min, pour une durée comprise entre 5 et 30 min, de préférence entre 15 et 20 min.

Après la réextraction, le plutonium peut également être extrait du produit de réextraction obtenu au moyen d'une adsorption et d'une élution en utilisant une résine échangeuse d'ions et, par conséquent, le procédé peut, de préférence, comprendre en outre : S1, mettre en contact le produit de réextraction avec une résine échangeuse d'anions, de sorte que le plutonium dans le produit de réextraction soit adsorbé sur la résine échangeuse d'anions pour obtenir une résine échangeuse d'anions adsorbée au plutonium; S2, mettre en contact la résine échangeuse d'anions adsorbée au plutonium avec un liquide de transformation pour obtenir la résine échangeuse d'anions adsorbée au plutonium transformée; et S3, mettre en contact la résine échangeuse d'anions adsorbée au plutonium transformée avec un éluant pour obtenir un produit d’élution. Le produit d’élution contient du plutonium extrait.

Afin de permettre à la résine échangeuse d'anions de mieux adsorber le plutonium, de préférence, l'étape S1 comprend en outre, avant sa mise en contact avec la résine échangeuse d'anions, l'ajustement du pH du produit de réextraction à une valeur comprise entre 1 et 4.

Afin d'obtenir un meilleur effet de transformation, de préférence, le liquide de transformation contient entre 7 et 8 mol/L d'acide nitrique.

Afin d'obtenir un meilleur effet d'élution, de préférence, l'éluant comprend entre 0,3 et 1,0 mol/L d’une solution aqueuse d'acide nitrique, ou l'éluant est une solution aqueuse contenant entre 0,3 et 1,0 mol/L d'acide nitrique et entre 0,05 et 0,15 mol/L de NH₂OH.

Afin de permettre à la résine échangeuse d'anions de mieux adsorber le plutonium, de préférence, la résine échangeuse d'anions comprend au moins une résine choisie parmi la résine DOWEX®, la résine D201 et la résine Diaion® PA 308, de préférence la résine échangeuse d'anions DOWEX® 1x4.

Afin d'empêcher qu’un acide dans la phase organique résiduaire n'affecte la réextraction, de préférence, le procédé comprend en outre, avant la mise en contact de la phase organique résiduaire du procédé PUREX avec de la solution de réextraction en phase aqueuse contenant de l'acide 2,6-pyridinedicarboxylique, la mise en contact de la phase organique résiduaire du procédé PUREX avec de l'eau déminéralisée et/ou une solution alcaline pour désacidification, et la valeur du pH de la phase organique résiduaire après désacidification est comprise entre 0,5 et 3. Dans la présente description, la désacidification de la phase organique résiduaire n'est pas particulièrement limitée, et selon la teneur résiduelle en acide dans la phase organique résiduaire, une solution alcaline, telle qu'une solution d'hydroxyde de sodium, peut être ajoutée à la solution de réextraction en phase aqueuse pour désacidification.

La présente invention est en outre illustrée par les exemples suivants, mais la présente invention n'est pas limitée à ceux-ci.

Exemple 1

Une solution d'alimentation 2BW obtenue à partir d'une expérience thermique d’une recherche sur le procédé PUREX effectuée par la ‘Chinese Academy of Atomic Energy Sciences’ a été utilisée comme objet de traitement ; la solution d'alimentation était une phase organique résiduaire avec une teneur excessive en plutonium obtenue à partir du cycle de purification du plutonium, et a été soumise à l'élution du plutonium à l'aide d'une solution d'acide dilué, d'une solution d'uranium tétravalent, d'une solution de N,N-diméthylhydroxylamine et d'une solution de carbonate de sodium, respectivement au cours de l’expérience. Ses principaux composants chimiques étaient : 30 vol% de phosphate de tributyle (TBP) et 70 vol% de kérosène hydrogéné, dans laquelle la teneur en plutonium est de 0,057 g/L, la teneur en acide nitrique est de 0,03 mol/L, et la teneur en phosphate de dibutyle (DBP) est de 0,9 mmol/L, la teneur en phosphate de monobutyle (MBP) est de 0,23 mmol/L, et les teneurs en autres produits de dégradation et en ions métalliques n'ont pas été déterminées. Avant cette expérience, la solution d'alimentation avait été stockée pendant plus de 5 ans et prenait l’apparence d’une solution claire de couleur brun jaunâtre.

Le processus de traitement était le suivant :

10 μl de la phase organique résiduaire ci-dessus a été pris pour la mesure de la scintillation liquide, et la teneur en^239+240Pu dans la phase organique résiduaire était calculée comme étant à 0,057g/L ; de l'eau désionisée a été ajoutée à la phase organique résiduaire, et mélangé avec la phase organique résiduaire dans un rapport de volume de 1 : 1 ; la mixture a été agité à température ambiante pendant 5 min pour éliminer l'acide résiduel de la phase organique résiduaire ;
20,87 mg de DPA (acide 2,6-pyridinedicarboxylique) solide a été pesé et ajouté dans un tube centrifuge, puis 5 ml d’une solution d'acide nitrique à 0,4 mol/L ont été ajoutés pour préparer une solution de réextraction en phase aqueuse contenant 0,025 mol/L de DPA et 0,4 mol/L de HNO₃.
1,0 mL de la phase organique résiduaire contenant du plutonium mentionnée ci-dessus a été ajouté dans un tube centrifuge en polypropylène de 15ml, puis 1,0m L de la solution de réextraction en phase aqueuse de DPA-HNO₃mentionnée ci-dessus a été ajouté dans le tube centrifuge, et le mélange a été agité à température ambiante pendant 5 min ; puis, après centrifugation à 4000 tr/min pendant 5 min, 10 μL d’une phase organique a été pris pour la mesure de scintillation liquide, et le taux de réextraction primaire du plutonium a été calculée comme étant à 97,1%.
Taux de réextraction du plutonium (%) = 1-(teneur en plutonium dans la phase organique résiduaire après élution)/(teneur en plutonium dans la phase organique résiduaire initiale) x 100%
une phase aqueuse inférieure générée à l'étape (3) a été enlevée, et 1,0 mL d’une solution de DPA-HNO₃à la même concentration a été de nouveau ajouté à la phase organique, et le mélange a été agité pendant 5 minutes à température ambiante; et, après centrifugation, 10 μL d’une phase organique ont été prélevés pour la mesure de la scintillation liquide, et un taux de réextraction secondaire du plutonium a été calculé comme étant de 92,6%, et le taux de réextraction total a été calculé comme étant de 99,78%, comme le montre le Tableau 1.

Exemple 2

Cet exemple adoptait le même procédé que celui de l'exemple 1, sauf que la solution de réextraction utilisée dans cet exemple était une solution de DPA à une concentration de 0,025 mol/L, et un taux de réextraction du plutonium est indiqué dans le Tableau 1.

Exemple 3

Cet exemple adopte le même procédé que celui de l'exemple 1, sauf que la concentration de DPA dans la solution de réextraction en phase aqueuse utilisée dans cet exemple est de 0,025 mol/L, et la concentration de HNO₃est de 0,2 mol/L, et un taux de réextraction du plutonium est indiqué dans le Tableau 1.

Exemple 4

Cet exemple adopte le même procédé que celui de l'exemple 1, sauf que la concentration de DPA dans la solution de réextraction en phase aqueuse utilisée dans cet exemple est de 0,025 mol/L, et la concentration de HNO₃est de 0,8 mol/L, et un taux de réextraction du plutonium est indiqué dans le Tableau 1.

Exemple 5

Cet exemple adopte le même procédé que celui de l'exemple 1, sauf que la solution de réextraction utilisée dans cet exemple est une solution mixte DPA-HNO₃, dans laquelle la concentration de DPA est de 0,025 mol/L et la concentration de HNO₃est de 1,5 mol/L, et un taux de réextraction du plutonium est indiqué dans le Tableau 1.

Exemple 6

Cet exemple adopte le même procédé que celui de l'exemple 1, sauf que la solution de réextraction utilisée dans cet exemple est une solution mixte DPA-HNO₃, dans laquelle la concentration de DPA est de 0,025 mol/L et la concentration de HNO₃est de 3,0 mol/L, et un taux de réextraction du plutonium est indiqué dans le Tableau 1.

Example	concentration de DPA	Concentration d'HNO₃	Rapport de phase (a:o)	Taux de réextraction primaire	Taux de réextraction secondaire	Taux de réextraction total
1	0,025 mol/l	0,4 mol/l	1:1	96,8 %	92,2 %	99,75 %
2	0,025 mol/l	0 mol/l	1:1	97,3 %	92,2 %	99,79 %
3	0,025 mol/l	0,2 mol/l	1:1	97,1 %	92,6 %	99,78 %
4	0,025 mol/l	0,8 mol/l	1:1	97,4 %	90%	99,74 %
5	0,025 mol/l	1,5 mol/l	1:1	95,4 %	91,2 %	99,59 %
6	0,025 mol/l	3,0 mol/l	1:1	95,7 %	86,2 %	99,4 %

Les résultats du tableau 1 montrent que : lorsqu’un rapport de phase de la phase organique résiduaire sur la solution de réextraction en phase aqueuse était de 1 :1, la concentration de DPA était de 0,025 mol/L, la concentration de HNO₃était augmentée de 0 mol/L à 3,0 mol/L, le taux de réextraction primaire était supérieur ou égal à 95%, et le taux de réextraction secondaire était supérieur ou égal à 86%, l'utilisation de DPA comme l’agent de réextraction permet une réextraction efficace du plutonium retenu dans la phase organique résiduaire, et, après addition d'acide nitrique, bien que l'acidité a un effet légèrement inhibiteur sur le taux de réextraction du plutonium, le plutonium peut être efficacement réextrait dans une solution de HNO₃à une concentration comprise entre 0 et 3,0 mol/L.

Exemple 7

Cet exemple adopte le même procédé que celui de l'exemple 1, sauf que la réextraction a été effectuée 5 fois, et un taux de réextraction est indiqué dans le Tableau 2.

Exemple 8

Cet exemple adopte le même procédé que celui de l'exemple 1, sauf que le rapport de phase de la solution de réextraction en phase aqueuse sur la phase organique résiduaire est de 1 : 5, et la réextraction a été effectuée 5 fois, et un taux de réextraction est indiqué dans le Tableau 2.

Exemple 9

Cet exemple adopte le même procédé que celui de l'exemple 1, sauf que le rapport de phase de la solution de réextraction en phase aqueuse sur la phase organique résiduaire est de 1 : 10, et la réextraction a été effectuée 5 fois, et un taux de réextraction est indiqué dans le Tableau 2.

Exemple	Rapport de phase (a: o)	Taux de réextraction primaire	Taux de réextraction secondaire	Taux de réextraction troisième	Taux de réextraction quatrième	Taux de réextraction cinquième	Taux de réextraction total
7	1:1	99,87 %	50,19%	57,04 %	25,04 %	10,35 %	99,98 %
8	1:5	94,7 %	67,6 %	65,0 %	52,1 %	50,3 %	99,86 %
9	1:10	93,7 %	68,1 %	66,5 %	53,1 %	48,9 %	99,84 %

Les résultats du tableau 2 montrent que le DPA a été utilisé comme agent complexant pour réextraire efficacement le plutonium retenu dans la phase organique résiduaire du procédé de post-traitement dans une solution acide. Même lorsque le rapport de phase (phase organique : phase aqueuse) était de 10 : 1, le taux de réextraction du plutonium en une seule étape peut atteindre plus de 90 %, et, si la concentration de DPA, la température de réaction, et l'acidité de la phase aqueuse étaient encore optimisées ou une réextraction en plusieurs étapes était utilisée, le taux de réextraction en une seule étape du plutonium peut atteindre 99,9% dans la condition où le rapport de phase de la phase organique sur la phase aqueuse était de 10 : 1.

Exemple 10

La solution d'alimentation 2BW obtenue à partir d'une expérience thermique d’une recherche sur un procédé de post-traitement effectuée par la ‘Chinese Academy of Atomic Energy Sciences’ a été utilisée comme objet de traitement. La solution d'alimentation était un solvant contaminé avec une teneur excessive en plutonium obtenue à partir du cycle de purification du plutonium. Au cours de l’expérience, l'élution du plutonium a été effectuée séparément à l'aide d'une solution d'acide dilué, d'une solution d'uranium tétravalent, d'une solution de N,N-diméthylhydroxylamine et d'une solution de carbonate de sodium. Ses principaux composants chimiques étaient les suivants: 30 vol% de phosphate de tributyle (TBP) et 70 vol% de kérosène hydrogéné, avec une teneur en plutonium est de 0,057 g/L, une teneur en acide nitrique de 0,03 mol/L, et une teneur en phosphate de dibutyle (DBP) de 0,9 mmol/L, une teneur en phosphate de monobutyle (MBP) de 2,30x10^-4mol/L, une quantité infime d'uranium tétravalent était négligeable, et les teneurs en autres produits de dégradation et en ions métalliques n'ont pas été déterminées. Avant cette expérience, la solution d'alimentation a été stockée pendant plus de 5 ans et son apparence était celle d’une solution claire de couleur brun jaunâtre.

Un processus de recyclage était le suivant :

une colonne d'échange d'ions chemisée a été connectée à des conduites d'entrée et de sortie d’un réservoir de bain d'eau, la température du bain d'eau était contrôlée à 60 °C, et la résine d'échange d'anions a été sélectionnée comme DOWEX® 1×4, 100-200 mesh. Après avoir trempé la résine dans de l'eau déminéralisée pendant 24 heures, la résine a été chargée dans la colonne avec un volume de colonne de 1 mL. La résine a été transformée avec 10 mL de solution de 1M HNO₃; après transformation, l'eau déminéralisée a été utilisée pour rincer la colonne jusqu'à ce que l'éluat soit neutre.
une solution de DPA à 0,025 mol/L a été utilisée comme agent de réextraction en phase aqueuse. Le produit de réextraction en phase aqueuse après la première réextraction a été utilisé comme une solution qui a été chargée sur une colonne. Le comptage de 0-21 keV mesuré avec 10 μL de la solution est de 3631225 ; 0,3 mL de la solution qui avaient été chargés sur la colonne ont été ajoutés dans la colonne d'échange d'anions, puis l’élution a été réalisée avec 5 mL de solution de DPA à 0,025 mol/L. 1 mL de l’éluat a été prélevé à chaque fois, et 10 μL de l’éluat ont été pris respectivement pour mesurer un taux de comptage de 0 à 21 keV.
La désorption du Pu (IV) a été effectuée à une température constante de 60 °C avec une solution de 1M HNO₃, dans laquelle 1 ml de la solution de 1M HNO₃a été ajouté à chaque fois et les éluats ont été recueillis. Les 15 premiers échantillons d'éluats ont été recueilli par 1 ml à la fois et numérotés Désorption N° 1 – 15 ; après cela, 5 ml d'éluat ont été recueillis à chaque fois et numérotés respectivement Désorption N° 16, 21, 26 et 31. 10 μL de l’échantillon ont été pris séparément pour mesurer le taux de comptage de la scintillation liquide.
Enfin, la désorption du Pu (IV) s'est poursuivie avec 10 mL d'éluant contenant 0,5M HNO₃et 0,1M NH₂OH, et l’éluat a été recueillie, et 10 μL d'échantillon ont été pris pour mesurer le taux de comptage de la scintillation liquide.
La montre la courbe de variation du taux de comptage à différents stades après le passage de la solution de réextraction de plutonium dans une colonne. On peut voir que, dans la phase de chargement sur la colonne, le taux de comptage de l’éluat est faible et négligeable ; au stade de la transformation, une très petite quantité de plutonium a traversé les deux premiers volumes de colonne, du fait de la concentration insuffisante en acide nitrique dans le processus d'augmentation de la concentration d'acide nitrique dans la colonne d'échange à 7,5 mol/L. Le problème peut être résolu en ajustant l’éluat à 7,5 mol/l HNO₃et en le faisant passer de nouveau à travers la colonne. Au cours d’une étape de désorption à l'aide d’un éluant contenant 1M HNO₃et au cours d’une étape de désorption à l'aide d’un éluant contenant 0,5M HNO₃et 0,1M NH₂OH, le taux de comptage du plutonium représentait 99,5% du taux de comptage total, ce qui indique que plus de 99% du plutonium dans la solution de réextraction a été efficacement récupéré par cette méthode.

Exemple Comparatif 1

1,0 mL de la phase organique résiduaire contenant du plutonium après la désacidification a été ajoutée à un tube à centrifuger en polypropylène de 15 mL, puis 1,0 ml de solution de carbonate de sodium à 0,5 mol/L a été ajoutée au tube à centrifuger et le mélange a été agitée à température ambiante pendant 5 min; après centrifugation à 4 000 tr/min pendant 5 min, trois phases sont apparues dans le tube centrifuge, et une émulsion blanche présente entre la phase organique supérieure et la phase aqueuse inférieure a rendu les deux phases difficiles à séparer.

Selon les résultats des exemples ci-dessus et de l’exemple comparatif ci-dessus, on peut voir que la méthode de traitement du plutonium contenu dans la phase organique résiduaire du procédé PUREX fournie par la présente invention peut efficacement éluer le plutonium en forte teneur dans la phase organique résiduaire, même la phase organique résiduaire à forte teneur en plutonium a été stockée pendant une longue période, et que plus de 99% du plutonium peut être récupéré après chargement sur la colonne d'adsorption-transformation-désorption en utilisant la colonne échangeuse d'anions. Cette méthode a de bonnes perspectives d'application dans l'élution et la récupération du plutonium contenu dans la phase organique résiduaire à forte teneur en plutonium du processus de post-traitement du combustible usé.

Les modes de réalisation préférés de la présente invention ont été décrits en détail ci-dessus en référence à la figure annexée. Cependant, la présente invention n'est pas limitée aux détails spécifiques des modes de réalisation mentionnés ci-dessus. Dans la portée du concept technique de la présente invention, diverses modifications simples peuvent être apportées aux solutions techniques de l'invention. Ces modifications simples entrent toutes dans le domaine de protection de l'invention.

En outre, il convient de noter que les différentes caractéristiques techniques spécifiques décrites dans les modes de réalisation spécifiques mentionnés ci-dessus peuvent être combinées de toute manière appropriée à moins qu'elles ne soient incompatibles. Afin d'éviter toute répétition inutile, la présente divulgation n'explique pas séparément les différentes combinaisons possibles.

De plus, les divers modes de réalisation de la présente invention peuvent également être arbitrairement combinés, tant qu'ils ne violent pas l'esprit de la présente invention, ils doivent également être considérés comme le contenu divulgué dans la présente divulgation.

Claims

Procédé de traitement du plutonium retenu dans la phase organique résiduaire du procédé PUREX, la phase organique résiduaire du procédé PUREX contenant un solvant organique et du plutonium, le procédé comprenant : la mise en contact de la phase organique résiduaire du procédé PUREX avec une solution de réextraction en phase aqueuse contenant de l'acide 2,6-pyridinedicarboxylique pour effectuer une réextraction, afin d'obtenir un produit de réextraction.
Procédé selon la revendication 1, dans lequel le rapport pondéral de la solution de réextraction en phase aqueuse contenant de l'acide 2,6-pyridinedicarboxylique à la phase organique résiduaire est de 1 : (1-10) ; et la teneur en acide 2,6-pyridinedicarboxylique dans la solution de réextraction en phase aqueuse est de 0,1 à 0,7 % en poids.
Procédé selon la revendication 2, dans lequel le rapport pondéral de la solution de réextraction en phase aqueuse contenant de l'acide 2,6-pyridinedicarboxylique à la phase organique résiduaire est de 1 : (1-5) ; et la teneur en acide 2,6-pyridinedicarboxylique dans la solution de réextraction en phase aqueuse est de 0,3 à 0,5 % en poids.
Procédé selon la revendication 1, dans lequel la réextraction est réalisée à une température est comprise entre 10 et 40 °C, pour une durée comprise entre 10 et 30 min et à une vitesse d'agitation comprise entre 400 et 700 tr/min.
Procédé selon la revendication 4, dans lequel la réextraction est réalisée à une température comprise entre 20 et 30 °C, pour une durée comprise entre 15 à 20 min et à une vitesse d'agitation comprise entre 500 et 600 tr/min.
Procédé selon la revendication 1, comprenant en outre :
S1, mettre en contact le produit de réextraction avec une résine échangeuse d'anions, de sorte que le plutonium dans le produit de réextraction soit adsorbé sur la résine échangeuse d'anions pour obtenir une résine échangeuse d'anions adsorbée au plutonium ;

S2, mettre en contact la résine échangeuse d'anions adsorbée au plutonium avec un liquide de transformation pour obtenir une résine échangeuse d'anions adsorbée au plutonium transformée ;

S3, mettre en contact la résine échangeuse d'anions adsorbée au plutonium transformée avec un éluant pour obtenir un produit élué.
Procédé selon la revendication 6, dans lequel l'étape S1 comprend en outre, avant la mise en contact pH du produit de réextraction avec une résine échangeuse d'anions, l'ajustement du pH du produit de réextraction à une valeur comprise entre 1 et 4.
Procédé selon la revendication 6, dans lequel le liquide de transformation contient 7-8 mol/l d'acide nitrique; et l'éluant comprend entre 0,3 et 1,0 mol/L d’une solution aqueuse d’acide nitrique, ou l'éluant est une solution aqueuse contenant entre 0,3 et 1,0 mol/L d'acide nitrique et entre 0,05-0,15 mol/L de NH₂OH.
Procédé selon la revendication 1, comprenant en outre, avant la mise en contact de la phase organique résiduaire du procédé PUREX avec la solution de réextraction en phase aqueuse contenant de l'acide 2,6-pyridinedicarboxylique, la mise en contact de la phase organique résiduaire du procédé PUREX avec de l'eau déminéralisée et/ou une solution alcaline pour désacidification.