專利名稱：30％tbp-煤油輻解行為檢測方法
技術領域：
本發明屬于乏燃料后處理技術領域，具體涉及30% TBP-煤油輻解行為檢測方法。
背景技術：
Purex流程是目前世界上唯一商業應用的乏燃料后處理水法流程，其包括共去污循環、钚純化循環和鈾凈化循環。此流程主要是使后處理料液經歷還原反萃、酸堿洗滌、水洗等過程并最終將后處理料液中的鈾和钚提取出來。30%磷酸三丁酯(TBP)為Purex流程常用的萃取劑，同時為了改善萃取劑的物理性能又需要加入一定的煤油作為稀釋劑，TBP、煤油及硝酸共同構成了萃取體系。在萃取工藝過程中TBP和煤油會受到后處理料液帶來的較強輻射作用及不同的化學作用，在這些作用 下，TBP和煤油均可能發生輻解、聚合及其它反應，引起一些物性變化。考慮到經濟因素和廢物最小化，通常將使用過的TBP和煤油經酸堿洗滌將部分有害輻解產物磷酸二丁酯(DBP)和磷酸一丁酯(MBP)除掉后再循環使用，而另一部分輻解產物則不能用酸堿洗滌除去。但是未被除去的輻解產物如羰基化合物、少部分DBP及MBP等一方面可能會影響溶劑萃取性能的變化，另一方面絡合能力較強的輻解產物將會造成重金屬保留的積累(如釕、钚、鈾等)，甚至可能與料液作用產生界面污物或引起乳化造成萃取分相困難，操作條件惡化，影響了萃取工藝的正常進行。目前，國內外對萃取體系的Y輻解行為已有了較充分的研究，其主要是采用6tlCo照射萃取體系，然后對輻照后產生的DBP、MBP及羰基化合物在非放射性條件下進行定量分析。其中DBP和MBP的分析是在先在甲酯化裝置中使樣品進行甲酯化反應，然后對甲酯化的待測樣品進行氣相色譜分析；羰基化合物主要是利用分光光度法分析。至于萃取體系的a輻解行為，國內外的研究則很匱乏。主要原因是由于(l)a輻照源不像Y源那樣采用外照法對料液輻射然后在非放條件下分析輻解產物，而是要將a源加入到料液中去，對輻解樣品進行分析時體系中仍然會有少部分a源，分析難度增大；
(2)高活度的a輻解源較難獲得；(3)產物分析時也存在人員防護等問題。但是a、Y等與溶劑萃取介質TBP、煤油、硝酸等作用時所傳遞的能量有很大不同，輻解產物及產生量會有一定的差別，如I. 2MeV 60Co y射線的LET值為0. 3keV/ u m, 2. 5 MeV的a粒子LET值為160keV/iim。所以對萃取體系的a輻解行為的研究也是十分必要的。另外，在整個Purex流程中，溶劑一方面受到輻照產生輻解產物，另一方面輻解產物又可能受到反萃、酸堿洗滌等過程而損失，同時溶劑萃取的钚、鈾等也可能對輻解產物的分析帶來影響。因此，為了了解溶劑在整個工藝過程的輻解行為，必須準確獲取不同過程的輻解產物量。目前國內外關于溶劑的a和Y輻解產物分析均未系統考察這些影響。
發明內容
(一)發明目的
本發明提供了一種在Purex流程中30% TBP-煤油輻解行為檢測方法，以獲取a輻解對TBP-煤油萃取體系的影響。(二)技術方案
為了實現對30% TBP-煤油a輻解行為檢測，本發明提供的技術方案如下
將238Pu作為輻解用a源，加入到萃取體系中，然后對30% TBP-煤油的輻解產物DBP、MBP、羰基化合物進行檢測分析。其優選技術方案是
將濃度為0. I 5g/L的238Pu作為輻照用a源，加入到萃取體系中，然后將30%TBP-煤油的輻解產物DBP、MBP、羰基化合物進行檢測分析。所述的DBP、MBP的分析方法是先采用還原反萃、酸堿洗滌、水洗過程將經a輻照的含238Pu的萃取體系中的絕大部分钚反萃進入水相，然后對反萃后的溶劑樣品置于冰水浴 的容器中，再進行甲酯化反應，最后進行氣相色譜分析。其中氣相色譜的分析條件是氣化室溫度為230 250°C，載氣氮氣流速為0. 5 2mL/min，氫氣流速為50 70mL/min，空氣流速為100 120mL/min,進樣量為0. 2 0. 4 y L。所述的羰基化合物的分析方法是先采用還原反萃、酸堿洗滌、水洗過程將經a輻照的含238Pu的萃取體系中的絕大部分钚反萃進入水相，然后采用分光光度法測量羰基化合物含量。(三)有益效果
采用本發明提供的Purex流程中30% TBP-煤油輻解行為檢測方法，可獲知Purex流程中的萃取體系的a輻解行為并對其輻解產物進行準確檢測。其有益效果具體如下(1)溶劑要達到相同輻射吸收劑量，輻照時間短。采用的輻解源為濃度為0. I 5g/L的純238Pu,而非钚的各種同位素的混合物。由于238Pu比Pu的其他同位素的衰變能高，因此溶劑要達到相同輻射吸收劑量，輻照時間短，有益于Pu的反萃，因此可準確獲取輻解產物量。(2)對輻解產物利用氣相色譜或分光光度法分析之前先經歷還原反萃、酸堿洗滌、水洗過程，以使絕大部分钚反萃到水相，這與Purex流程中的料液經過的工藝過程相同，能夠比較真實的反應在Purex流程中a輻解對萃取體系的影響。而在萃取體系Y輻解行為的公開文獻中，往往都是6tlCo照射后直接對輻解產物進行分析，因此本發明提供的方法為后處理廠評估溶劑的使用性能提供了更為準確的分析方法。
具體實施例方式下面根據具體實施方式
對本發明做進一步闡述。實施例I
將濃度為0. lg/L的238Pu作為輻解用a源，加入萃取體系中，然后將30% TBP-煤油的輻解產物DBP、MBP、羰基化合物進行檢測分析，其中DBP、MBP采用氣相色譜法測量，羰基化合物采用分光光度法測量。實施例2
將濃度為2g/L的238Pu作為輻解用a源，加入到萃取體系中，然后將30% TBP-煤油的輻解產物DBP、MBP、羰基化合物進行檢測分析，其中DBP、MBP采用氣相色譜法測量，羰基化合物采用分光光度法測量，檢測的具體操作步驟及檢測參數如下
(1)DBP、MBP采用氣相色譜法測量的具體步驟為首先采用二甲基羥胺-單甲基肼-硝酸體系還原反萃、硝酸和碳酸鈉洗滌、水洗等過程將經a輻照的含238Pu的TBP萃取體系的絕大部分钚反萃進入水相，降低有機相中钚濃度。然后對反萃后的溶劑樣品置于冰水浴的容器中，并在甲酯化裝置的反應器進行甲酯化反應，直至樣品溶液呈穩定黃色，表明已有過量的重氮甲烷，即甲酯化反應已達到終點，然后將甲酯化的待測樣品進行氣相色譜分析。分析參數為氣化室溫度250°C ;檢測器溫度280°C ;柱溫230°C ;載氣氮氣流速lmL/min ；氫氣流速70mL/min ;空氣流速115mL/min ;進樣量0. 3 u L0(2)輻解產物羰基化合物采用分光光度法進行測量采用采用二甲基羥胺-單甲基肼-硝酸體系還原反萃、硝酸和碳酸鈉洗滌、水洗等過程將經a輻照的含238Pu的TBP萃取體系的絕大部分钚反萃進入水相，降低有機相中钚濃度。然后采用分光光度法測量羰基化合物含量。實施例3
與實施例2所用的方法、步驟相同，不同的是還原反萃劑為硝酸羥胺-單甲基肼-硝酸 體系，氣化室溫度位230°C，載氣氮氣流速0. 5 mL/min，氫氣流速50 mL/min ;空氣流速lOOmL/min ;進樣量:0. 2u L0實施例4
與實施例2所用的方法、步驟相同，不同的是氣化室溫度位240°C，載氣氮氣流速2mL/min,氫氣流速60 mL/min ;空氣流速:120 mL/min ;進樣量0. 4 u L0
權利要求
1.30% TBP-煤油輻解行為檢測方法，該方法是利用輻解源對Purex流程中的萃取體系進行輻解，然后對輻解產物DBP、MBP、羰基化合物進行檢測，其特征在干，所用輻解源為238Pu0
2.根據權利要求I所述的30%TBP-煤油輻解行為檢測方法，其特征在于，所述的238Pu的濃度為0. I 5g/L。
3.根據權利要求I所述的30%TBP-煤油輻解行為檢測方法，其特征在于，所述的對輻解產物DBP及MBP的檢測方法為先采用還原反萃、酸堿洗滌及水洗過程反萃钚，然后對反萃后的溶劑樣品進行甲酯化反應，最后用氣相色譜法檢測DBP及MBP。
4.根據權利要求3所述的30%TBP-煤油輻解行為檢測方法，其特征在于，所述的利用氣相色譜法檢測的參數為氣化室溫度為230 250°C，載氣氮氣流速為0. 5 2mL/min，氫氣流速為50 70mL/min，空氣流速為100 120mL/min，進樣量為0. 2 0. 4 yし
5.根據權利要求I所述的30%TBP-煤油輻解行為檢測方法，其特征在于，所述的羰基化合物的檢測方法為先采用還原反萃、酸堿洗滌及水洗過程，再利用分光光度法檢測。
6.根據權利要求3或5之一所述的30%TBP-煤油輻解行為檢測方法，其特征在于，所述的還原反萃所用的還原反萃劑為ニ甲基羥胺-單甲基肼-硝酸體系或硝酸羥胺-單甲基肼-硝酸體系，酸堿洗滌中的酸為硝酸，堿為碳酸鈉。
全文摘要
本發明屬于乏燃料后處理技術領域，公開了30％TBP-煤油輻解行為檢測方法，該方法是利用輻解源對Purex流程中的萃取體系進行輻解，然后對輻解產物DBP、MBP、羰基化合物進行檢測，關鍵在于，所用輻解源為238Pu。采用該方法可獲取α輻解對TBP-煤油萃取體系的影響。
文檔編號G01N30/06GK102778522SQ20121027948
公開日2012年11月14日 申請日期2012年8月8日 優先權日2012年8月8日
發明者叢海峰, 何輝, 劉占元, 宋鳳麗, 李輝波, 林燦生, 王孝榮, 蘇哲, 袁潔瓊 申請人:中國原子能科學研究院