放射性废液二价锶、四价铀的沉淀分离与陶瓷固化方法

技术领域

本发明属于放射性废液的处理处置的技术领域，具体涉及Sr

背景技术

高放废液(简称HLLW，英文High-level liquid waste)主要来源于乏燃料后处理PUREX(Plutonium Uranium Redox Extraction)流程中产生的废液，包含锕系和裂变核素在内的30多种元素的200多种同位素，它集中了乏燃料中95％以上的放射性。

当前世界各国在高放废物治理研究中的存在难点如下：

1、典型压水堆乏燃料中约含95.5％的

2、放射性废水的处理主要包括蒸发浓缩法、膜分离法、吸附法、化学沉淀法、离子交换法等。

(1)蒸发浓缩法和膜分离法具有去污和浓缩效果良好、装置简单等优势，但该类处理方法对水质和设备有很强的依赖性，机动性差，很难应用于核事故泄露现场。

(2)吸附法具有操作简单、工艺成熟等优势，但其吸附核素容量低，与核素的结合力弱，核素在废水环境中易发生脱附迁移，不利于核素的安全高效去除。

(3)针对放射性废水的应急处理，国内外研究主要集中在铝硅化合物、过渡金属氰化物、磷钼酸盐等材料的离子交换分离，以及铝盐、铁盐、碳酸盐等材料的化学沉淀富集，这些材料在核素的富集分离方面展现出优势，但由于其化学及辐照稳定性难以满足高放或长寿命核废物对固化基材的要求，不能直接对其进行固化处理，被富集的核素在后续处理过程中易产生二次污染，不利于核废物的安全处理处置。

磷酸盐具有易在酸、碱性溶液中快速制备的特点，其对锕系、稀土以及一些重金属离子具有良好的配合能力，且配合产物具有优异的化学稳定性和辐照稳定性。天然和人工合成的磷酸盐晶体可固溶多价态的锕系核素，其中二价、三价、四价核素较易在水磷镧石(Rhabdophane,LnPO

国内外研究主要集中在水磷镧石沉淀富集三价锕系核素方面，未见其沉淀富集二价裂变核素的研究报道。考虑到HLLW中含有大量的Sr

发明内容

高放废液中毒性大、半衰期长的U和Sr核素的安全处理处置一直是核工业可持续洁净发展中的难题。本发明提出了一种沉淀富集-固化一体化的策略来处理高放废液中的U

为了达到解决上述技术问题的技术效果，本发明是通过以下技术方案实现的：

放射性废液二价锶、四价铀的沉淀分离与陶瓷固化方法，其步骤如下：

步骤一：向富集六价铀酰UO

步骤二：将Ce(NO

步骤三：将水磷铈石固溶体进行离心分离、干燥成水磷铈石固溶体粉体状；

步骤四：采用真空放电等离子烧结水磷铈石固溶体粉体制备成独居石陶瓷固化体；

进一步地，所述六价铀酰UO

进一步地，所述六价铀酰UO

进一步地，所述步骤二中基于Sr

进一步地，所述步骤二中磁力搅拌3～5分钟后，取少量去离子水溶解NH

进一步地，所述步骤二中静置后的混合溶液转移至水热反应釜中，在90℃的烘箱中静置14天～28天，制成晶粒发育良好Sr

进一步地，所述步骤三中离心分离前采用抽滤方法将上清液移出，将剩下的浑浊溶液装置于离心管内，然后采用HERMLE离心机，在13500转/分钟的转速下进一步将固液分离；再将制成的水磷铈石固溶体在60℃的恒温烘箱中烘干24小时；

进一步地，所述步骤四中，将干燥后的水磷铈石固溶体粉体，装置于石墨模具内，并将该石墨模具固定于放电等离子烧结炉中，以100℃/min的升温速率，加热到800℃，保温30分钟。以50℃/min升温速率，提升温度到1100～1200℃，在30～50MPa下加热烧结15～30分钟。降温过程中，以25℃/min的速率降至600℃，600℃～常温采用自然降温，最终制得Sr

本发明的有益效果是：

1、本发明采用CePO

2、采用放电等离子烧结制备独居石陶瓷固化体，实现Sr

附图说明

图1是0.5mol/LHNO

图2是Ce

图3是0.2mol/L的HNO

图4(a)为水合磷酸盐微观形貌图，(b)为新生杂相微观形貌图。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供放射性废液二价锶、四价铀的沉淀分离与陶瓷固化方法的具体步骤。首先以UO

以Ce(NO

将干燥后的水磷铈石固溶体粉体，装置于石墨模具内，并将该石墨模具固定于放电等离子烧结炉中，以100℃/min的升温速率，加热到800℃，保温30分钟。以50℃/min升温速率，提升温度到1200℃，在50MPa下加热烧结30分钟。降温过程中，以25℃/min的速率降至600℃，600℃～常温采用自然降温。最终，获得的Ce

实施例2

本实施例基于实施例1以UO

以Ce(NO

将干燥后的水磷铈石固溶体粉体，装置于石墨模具内，并将该石墨模具固定于放电等离子烧结炉中，以100℃/min的升温速率，加热到800℃，保温30分钟。以50℃/min升温速率，提升温度到1200℃，在50MPa下加热烧结30分钟。降温过程中，以25℃/min的速率降至600℃，600℃～常温采用自然降温。最终，获得的Ce

实施例3

本实施例基于实施例1以UO

以Ce(NO

将干燥后的水磷铈石固溶体粉体，装置于石墨模具内，并将该石墨模具固定于放电等离子烧结炉中，以100℃/min的升温速率，加热到800℃，保温30分钟。以50℃/min升温速率，提升温度到1200℃，在50MPa下加热烧结30分钟。降温过程中，以25℃/min的速率降至600℃，600℃～常温采用自然降温。最终，获得的Ce

实施例4

本实施例以UO

以Ce(NO

将干燥后的水磷铈石固溶体粉体，装置于石墨模具内，并将该石墨模具固定于放电等离子烧结炉中，以100℃/min的升温速率，加热到800℃，保温30分钟。以50℃/min升温速率，提升温度到1100℃，在50MPa下加热烧结30分钟。降温过程中，以25℃/min的速率降至600℃，600℃～常温采用自然降温。最终，获得的Ce

实施例5

本实施例以UO

以Ce(NO

将干燥后的水磷铈石固溶体粉体，装置于石墨模具内，并将该石墨模具固定于放电等离子烧结炉中，以100℃/min的升温速率，加热到800℃，保温30分钟。以50℃/min升温速率，提升温度到1200℃，在50MPa下加热烧结30分钟。降温过程中，以25℃/min的速率降至600℃，600℃～常温采用自然降温。最终，获得的Ce

实施例6

本实施例以UO

以Ce(NO

本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。