溶劑萃取法從輻照镎靶溶解液中提取分離钚的萃取價態選擇Ⅰ：Pu(Ⅳ)-Np(Ⅳ)

蔣德祥，何 輝

中國原子能科學研究院 放射化學研究所，北京 102413

镎和钚的提取分離是后處理領域重點關注的研究課題之一，也是以237Np為原料生產238Pu的主要工藝環節。238Pu是一種非裂變的α發射體，其半衰期為87.7 a，純238Pu衰變可產生約560 W/kg的熱能。在一些采用238Pu作為燃料的元件中，其燃料元件的表面溫度可達1 050 ℃[1]。這些特點使238Pu成為產熱能力最強的同位素之一，因此238Pu的生產備受重視。早在20世紀五、六十年代美國就研究了238Pu的生產和應用[2]。238Pu主要來源是從輻照镎靶中提取。制備238Pu的一般過程[3-8]如下：237Np靶件制備→靶件輻照→輻照靶件切割與溶解→溶解液中提取分離镎钚→镎钚尾端及钚氧化物的制備等過程。

镎靶件的制備流程一般如下：首先將原始氧化镎經過溶解、除雜和氧化等化學過程制成氧化镎粉末；然后將氧化镎粉末和Al粉按大致1∶4體積比混合，經熱擠壓制成環形靶件芯體；最后將芯體組裝制成靶件。因此，镎靶芯塊為NpO2-Al彌散體，鋁質量分數約為80%。

輻照镎靶溶解液中除含有作為原料的镎及稀釋劑鋁之外，還有輻照產生的钚和裂片元素(含量較高的金屬元素有：釕、鉬、釹、鈰、銫、鋯、鈀、鋇、鑭、锝等)。同時，要求镎钚回收率大于99%，镎钚產品中裂片元素凈化因子大于105，每克钚產品中要求镎含量小于10 mg、其他金屬總量小于20 mg、裂片元素引起的γ活度<106Bq。可見，從輻照镎靶溶解液中提取分離钚面臨如下幾個問題：體系復雜、回收率要求高、凈化要求高、α輻照強(238Pu自身的特點)。

從輻照镎靶溶解液中提取分離镎钚可以采用溶劑萃取法，而常見萃取法有法國的叔胺萃取流程[9-11]和美國的萃取流程[8,12]。以磷酸三丁酯(TBP)作萃取劑從輻照镎靶溶解液中提取分離钚，是利用不同價態的镎钚在TBP中的分配比不同、實現镎钚與裂片元素以及镎钚之間的分離，因此需要選擇合適的镎钚價態組合。……