二甲基羥胺在鈾、钚、镎分離中的應(yīng)用

1.乏燃料后處理2.后處理流程3.

N,N-二甲基羥胺還原Pu(IV)還原Np(Ⅵ)合成與表征輻解產(chǎn)物及輻照穩(wěn)定性化學(xué)穩(wěn)定性4.結(jié)論與展望Contents當(dāng)前1頁(yè)，總共22頁(yè)。1.乏燃料后處理核能是一種清潔的能源，發(fā)展核電是改善全球環(huán)境最現(xiàn)實(shí)的途徑。核燃料主要由可裂變材料和可轉(zhuǎn)換材料組成?？闪炎儾牧狭炎冞^(guò)程中，主要產(chǎn)生三個(gè)效應(yīng)：（1）釋放大量的熱量，即核能。（2）可轉(zhuǎn)換材料轉(zhuǎn)換為可裂變材料，這是核燃料增殖的基礎(chǔ)。（3）產(chǎn)生裂片。裂片的累積，會(huì)阻礙可裂變材料的進(jìn)一步裂變，累積到一定程度，可使裂變難以發(fā)生，即成為乏燃料，這就需要卸堆進(jìn)行處理。當(dāng)前2頁(yè)，總共22頁(yè)。乏燃料中含有大量的U、Pu、次量錒系元素和裂變產(chǎn)物。低濃縮鈾做核燃料時(shí)，其乏燃料中存在著95.5％左右的U，0.9％左右的Pu和0.07％的Np，而且Pu和Np的含量隨燃耗的增加而增加。通過(guò)乏燃料后處理,可以達(dá)到以下目的:(l)從大量裂變產(chǎn)物中分離回收其中的U和Pu，使之作為可裂變材料重新使用，節(jié)約資源，實(shí)現(xiàn)天然資源的最優(yōu)化使用。(2)處理放射性廢物，使之能以穩(wěn)定、無(wú)害的方式長(zhǎng)期安全貯存，減少環(huán)境安全的風(fēng)險(xiǎn)。何輝,王方定,胡景.N,N-二甲基羥胺在鈾钚分離中的應(yīng)用和計(jì)算機(jī)程序的開(kāi)發(fā)[D].北京:中國(guó)原子能科學(xué)研究院,2001.當(dāng)前3頁(yè)，總共22頁(yè)。2.后處理流程

當(dāng)前4頁(yè)，總共22頁(yè)。TBP對(duì)U(VI)和Pu(IV)具有比對(duì)裂變產(chǎn)物更大的萃取能力，通過(guò)多級(jí)萃取可使U、Pu和裂變產(chǎn)物相分離。由于TBP對(duì)Pu(III)萃取能力很小，選擇適當(dāng)?shù)倪€原反萃劑，將Pu(IV)還原成Pu(III)，并反萃到水相中，從而分離U、Pu。何輝,王方定,胡景.N,N-二甲基羥胺在鈾钚分離中的應(yīng)用和計(jì)算機(jī)程序的開(kāi)發(fā)[D].北京:中國(guó)原子能科學(xué)研究院,2001.當(dāng)前5頁(yè)，總共22頁(yè)。

王錦花,包伯榮,吳明紅,等.N,N-二甲基羥胺輻解產(chǎn)生的氣態(tài)烴類(lèi)的定性和定量分析[J].核技術(shù),2004,27(4):301-304.當(dāng)前6頁(yè)，總共22頁(yè)。3.

N,N-二甲基羥胺(DMHAN)相關(guān)研究：還原Pu(IV)還原Np(Ⅵ)合成與表征輻解產(chǎn)物及輻照穩(wěn)定性化學(xué)穩(wěn)定性當(dāng)前7頁(yè)，總共22頁(yè)。Pu(IV)與DMHAN的氧化還原反應(yīng)動(dòng)力學(xué)反應(yīng)方程式：I.還原Pu(IV)何輝,王方定,胡景.N,N-二甲基羥胺在鈾钚分離中的應(yīng)用和計(jì)算機(jī)程序的開(kāi)發(fā)[D].北京:中國(guó)原子能科學(xué)研究院,2001.當(dāng)前8頁(yè)，總共22頁(yè)。結(jié)論：在NO3-離子濃度較高情況下，Pu(Ⅳ)與NO3-之間形成的不具有反應(yīng)活性的配合物(一般是PuNO3+)的濃度增加，使得具有反應(yīng)活性形式的Pu(Ⅳ)的量減小，從而減小了Pu(Ⅳ)與DMHAN的氧化還原反應(yīng)的速率。U(Ⅵ)濃度對(duì)DMHAN-Pu(Ⅳ)體系的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)影響很小,在工藝條件下可以忽略不計(jì)。溫度對(duì)反應(yīng)有著顯著的影響。隨著溫度的升高,反應(yīng)速率顯著加快。當(dāng)前9頁(yè)，總共22頁(yè)。二甲基羥胺作為還原劑的反應(yīng)過(guò)程，具體反應(yīng)方程式如下:4Pu4++2(CH3)2NHOH++2H2O=4Pu3++N2+2CH3OH+2HCHO+6H+

(1)

4Pu4++2(CH3)2NHOH+=4Pu3++N2O+2CH4+4H++H2O

(2)當(dāng)還原劑過(guò)量時(shí)。按式(1)進(jìn)行；還原劑欠量時(shí)，按式(2)進(jìn)行。葉國(guó)安.Purex流程中有機(jī)無(wú)鹽試劑的應(yīng)用分析[J].原子能科學(xué)技術(shù).2004年3月,第38卷第2期.當(dāng)前10頁(yè)，總共22頁(yè)。

晏太紅,左臣,鄭衛(wèi)芳,鮮亮,李傳博.一種钚的純化濃縮方法[P].C22B3/40;C22B60/04.CN104004928A.

2014.08.27.當(dāng)前11頁(yè)，總共22頁(yè)。影響因素：兩相接觸時(shí)間對(duì)反萃率的影響極大：反萃開(kāi)始時(shí)，接觸時(shí)間稍有增加，即可使反萃率顯著增加。但反萃一定時(shí)間后，相接觸時(shí)間的影響就變得很小。溫度、酸度、還原劑DMHAN用量提高溫度、降低酸度、增加DMHAN用量都能加快反萃速率。但是超過(guò)一定的相接觸時(shí)間時(shí)，這些因素對(duì)總反萃率的增加影響不大。何輝,胡景折,張先業(yè),肖松濤,朱文彬,王方定.

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].核化學(xué)與放射化學(xué).

2001年5月,第23卷第2期.當(dāng)前12頁(yè)，總共22頁(yè)。DMHAN還原Np(Ⅵ)的動(dòng)力學(xué)分光光度法，于980.3nm處跟蹤Np(Ⅴ)的吸光度，至該處吸光無(wú)明顯變化為止。反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程：-dc[Np(Ⅵ)]/dt=kc[Np(Ⅵ)]c(DMHAN)/c0.6(H+)25℃、離子強(qiáng)度4.0mol/kg時(shí)，速率常數(shù)k=289.8(mol/L)-0.4/min結(jié)論：離子強(qiáng)度I=1.04~4.5mol/kg、c[U(Ⅵ)]=0~0.69mol/L范圍內(nèi),k值無(wú)明顯變化。隨著溫度的升高，反應(yīng)速率加快。II.還原Np(Ⅵ)李小該,何輝,葉國(guó)安,等.二甲基羥胺還原Np(Ⅵ)的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)[J].核化學(xué)與放射化學(xué),2010,32(5):262-267.當(dāng)前13頁(yè)，總共22頁(yè)。III.合成與表征

李高亮,何輝,胡景炘,等.N,N-二甲基羥胺的合成及表征[J].化學(xué)試劑,2006,28(4):202-204.當(dāng)前14頁(yè)，總共22頁(yè)。

劉方,李高亮,王輝,等.N,N-二甲基羥胺合成工藝改進(jìn)研究[J].中國(guó)原子能科學(xué)研究院年報(bào),2009(1):371-372.當(dāng)前15頁(yè)，總共22頁(yè)。放大合成工藝采用大型合成裝置研究建立了DMHAN的放大合成工藝。工業(yè)純N，N-二甲基環(huán)己胺和30%雙氧水作為原料，將氧化反應(yīng)控制為40～60℃，中間氧化產(chǎn)物采用減壓熱解。結(jié)果表明，此放大工藝合成周期較短（約1～2d），單批次DMHAN合成能力約為3kg，產(chǎn)率為53.2%，純度為99%，產(chǎn)品性能可滿(mǎn)足工藝要求。李高亮,何輝,唐洪彬,等.N,N-二甲基羥胺的放大合成工藝研究[J].中國(guó)原子能科學(xué)研究院年報(bào),2009(1):351-351.當(dāng)前16頁(yè)，總共22頁(yè)。微量羥胺的測(cè)定方法：間接分光光度法羥胺在弱酸性介質(zhì)中使Fe(Ⅲ)還原為Fe(Ⅱ)后，與鄰菲啰林形成配合物，在510nm有吸收峰。優(yōu)點(diǎn)：測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確，操作簡(jiǎn)便，適合于通常情況下微量羥胺的分析。肖松濤,歐陽(yáng)應(yīng)根.間接分光光度法測(cè)定單甲基肼、二甲基羥胺[J].中國(guó)核科技報(bào)告.2008.01期.當(dāng)前17頁(yè)，總共22頁(yè)。IV.輻解產(chǎn)物及輻照穩(wěn)定性

王錦花,包伯榮,葉國(guó)安.羥胺衍生物輻解及其氧化還原反應(yīng)的研究[M].上海大學(xué)出版社,2009.當(dāng)前18頁(yè)，總共22頁(yè)。硝酸對(duì)DMHAN輻照穩(wěn)定性及液態(tài)輻解產(chǎn)物的影響輻照穩(wěn)定性隨著硝酸濃度和劑量的增加而降低。輻解產(chǎn)物單甲基羥胺、甲醛和甲酸濃度隨著硝酸濃度和劑量的增加而增大。當(dāng)硝酸濃度相同時(shí),0.1mol/LDMHA體系輻解產(chǎn)生的甲醛濃度比0.5mol/LDMHA體系的低,但前者輻解產(chǎn)生的甲酸濃度比后者的大。亞硝酸濃度與硝酸濃度和劑量的關(guān)系與溶液中初始硝酸和DMHA濃度有關(guān)。王錦花,吳明紅,包伯榮,等.硝酸對(duì)N,N-二甲基羥胺輻照穩(wěn)定性及液相輻解產(chǎn)物的影響[C]//中國(guó)核學(xué)會(huì)核化工分會(huì)成立三十周年慶祝大會(huì)暨全國(guó)核化工學(xué)術(shù)交流年會(huì)會(huì)議論文集.2010.當(dāng)前19頁(yè)，總共22頁(yè)。溫度、酸度、MMH、硝酸中亞硝酸濃度(i)DMHAN在硝酸介質(zhì)中的穩(wěn)定性體系的溫度和酸度用三價(jià)鐵氧化法測(cè)定DMHAN濃度利用DMHAN的還原性分析其濃度，從而研究它在硝酸溶液中的穩(wěn)定性。二苯胺磺酸鈉做指示劑滴定終點(diǎn)：二苯胺磺酸鈉滴定到溶液變?yōu)樽仙?0s不褪色V.化學(xué)穩(wěn)定性當(dāng)前20頁(yè)，總共22頁(yè)。

溫度上升時(shí)間下降濃度上升魏艷,叢海峰,賈永芬.硝酸介質(zhì)中二甲基羥胺的穩(wěn)定性研究[J].中國(guó)原子能科學(xué)研究院年報(bào),2006(1):237-