氟化挥发技术分离铀和镎的方法与流程

技术特征：
1.一种氟化挥发技术分离铀和镎的方法，其特征在于，其包括以下步骤：(1)去除反应器中的空气和水，所述反应器装有混合物a或者混合物b；所述混合物a包括含铀元素的物质和含镎元素的物质，所述混合物b包括所述含铀元素的物质、所述含镎元素的物质以及熔盐；所述含铀元素的物质包含铀单质和/或铀的化合物；所述含镎元素的物质为镎单质和/或镎的化合物；(2)回收含铀元素的反应产物；(3)将步骤(2)回收铀元素后的剩余产物冷却至350
‑
600℃，通入氟气和惰性气体的混合气体，进行反应，回收含镎元素的反应产物；步骤(2)中反应温度高于步骤(3)的反应温度。2.如权利要求1所述的氟化挥发技术分离铀和镎的方法，其特征在于，所述混合物a或者混合物b中，铀元素的含量为大于等于1ppm；和/或，所述含铀元素的物质还包含核裂变产物和/或金属合金。3.如权利要求1所述的氟化挥发技术分离铀和镎的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述铀的化合物为含铀的氟化物、含铀的氧化物和含铀的氮化物中的一种或多种，较佳地为四氟化铀、氟化铀酰、三氧化铀、八氧化三铀、二氧化铀和氮化铀等中的一种或多种，例如四氟化铀或者二氧化铀；和/或，所述镎的化合物为镎的氧化物、镎的氟化物和镎的氯化物中的一种或多种；较佳地，所述镎的化合物和所述镎单质中镎元素为
237
np。4.如权利要求1所述的氟化挥发技术分离铀和镎的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述混合物b中，所述熔盐为共融盐；所述共融盐较佳地为含有氟的共融盐；更佳地为kf
‑
zrf4共融盐、naf
‑
zrf4共融盐和lif
‑
bef2共融盐中的一种或多种；所述kf
‑
zrf4共融盐中kf和zrf4的摩尔比较佳地为58：42；所述naf
‑
zrf4共融盐中naf和zrf4的摩尔比较佳地为58：42；所述lif
‑
bef2共融盐中lif和bef2的摩尔比较佳地为67：33。5.如权利要求1所述的氟化挥发技术分离铀和镎的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述回收含铀元素的反应产物的方法按下述步骤进行：加热所述反应器，通入三氟化氮和惰性气体的混合气体，进行反应后，收集含铀元素的反应产物即可；所述回收含铀元素的反应产物的过程中，较佳地，所述加热的过程为由室温加热至450
‑
700℃，例如由室温加热至450℃、500℃、650℃或者700℃；所述回收含铀元素的反应产物的过程中，加热所述反应器至反应温度后，较佳地进行保温；所述回收含铀元素的反应产物的过程中，较佳地，所述保温的时间为1h
‑
4h，例如1h、2h或者3h；所述回收含铀元素的反应产物的过程中，较佳地，所述三氟化氮和惰性气体的混合气体中，所述三氟化氮的体积分数为5％
‑
100％，更佳地为10％
‑
30％，例如20％、25％或者30％；所述回收含铀元素的反应产物的过程中，所述混合气体的通气流量较佳地为0.1l/
min
‑
5l/min，更佳地为0.2l/min
‑
3l/min，更佳地为0.3l/min
‑
3l/min，更佳地为0.5l/min
‑
3l/min；所述回收含铀元素的反应产物的过程中，较佳地，所述反应产物中uf6浓度低于检测下限时，停止所述反应；所述检测的方式为通过傅里叶红外光谱仪在线检测所述反应器的出口气体；所述回收含铀元素的反应产物的过程中，较佳地，所述反应的时间为30min
‑
120min，之后，停止所述反应；所述回收含铀元素的反应产物的过程中，较佳地，通入所述三氟化氮和惰性气体的混合气体的方式为连续通入；所述回收含铀元素的反应产物的过程中，所述收集含铀元素的反应产物的方法较佳地为冷凝法、吸附法或溶液吸收法；其中，所述冷凝法通过使用冷阱进行冷凝，所述冷阱为较佳地为多级冷阱，更佳地为二级冷阱；采用冷凝法回收含铀元素的反应产物的过程中，较佳地，冷凝的温度为
‑
5℃至
‑
100℃，更佳地为
‑
40℃至
‑
60℃；其中，所述吸附法通过具有吸附剂的吸附柱进行吸附；所述吸附法中，所述吸附柱较佳地为多级吸附柱，更佳地为两级吸附柱；所述吸附法中，吸附的温度较佳地为0℃至200℃；采用吸附法回收含铀元素的反应产物的过程中，采用的吸附剂较佳地为氟化钠，所述吸附的温度较佳地为90
‑
110℃，更佳地为100
‑
110℃。6.如权利要求1所述的氟化挥发技术分离铀和镎的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述冷却至350
‑
600℃，例如冷却至350℃、400℃、450℃、500℃、550℃或600℃；较佳地，所述冷却至350
‑
600℃之后进行保温，所述保温的时间较佳地为1h
‑
4h，例如1h、2h或者3h。7.如权利要求1所述的氟化挥发技术分离铀和镎的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述氟气和惰性气体的混合气体中，所述氟气的体积分数为5％
‑
100％，较佳地为10％
‑
30％，例如15％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％或者90％。8.如权利要求1所述的氟化挥发技术分离铀和镎的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述混合气体的通气流量为0.1l/min
‑
5l/min，较佳地为0.2l/min
‑
3l/min，较佳地为0.3l/min
‑
3l/min，较佳地为0.5l/min
‑
3l/min。9.如权利要求1所述的氟化挥发技术分离铀和镎的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述反应的时间为60min
‑
120min，例如反应的时间为70min、80min或者90min。10.如权利要求1所述的氟化挥发技术分离铀和镎的方法，其特征在于，步骤(3)中所述回收含镎元素的反应产物的方法较佳地为冷凝法、吸附法或溶液吸收法；其中，所述冷凝法通过使用冷阱进行冷凝，所述冷阱为较佳地为多级冷阱，更佳地为二级冷阱；采用冷凝法回收含镎元素的反应产物的过程中，较佳地，冷凝的温度为
‑
5℃至
‑
100℃，更佳地为
‑
40℃至
‑
60℃；其中，所述吸附法通过具有吸附剂的吸附柱进行吸附；
所述吸附法中，所述吸附柱较佳地为多级吸附柱，更佳地为两级吸附柱；所述吸附法中，吸附温度较佳地为0℃至200℃；所述溶液吸收法中，采用的吸收液较佳地为硝酸溶液，所述硝酸溶液的浓度较佳地为0.1
‑
1mol/l；更佳地为0.5
‑
1mol/l。

技术总结
本发明提供了一种氟化挥发技术分离铀和镎的方法，包括以下步骤：


技术研发人员：孙理鑫 牛永生 胡聪伟 窦强 李晴暖
受保护的技术使用者：中国科学院上海应用物理研究所
技术研发日：2021.09.08
技术公布日：2022/1/3