普雷克斯流程

核燃料水法后处理流程

普雷克斯流程（英文名：Purex Process），是核燃料水法后处理流程之一，是用磷酸三丁酯萃取法从辐照核燃料中回收铀、钚的一种化工过程。

简介

Purex一词为plutonium uranium recovery by extraction(另一说为plutonium uranium reduction extraction)的缩写。20世纪50年代中期，该流程首先被用来处理生产堆辐照核燃料，从中提取核武器用的钚并回收铀。后被用来处理电站用轻水堆的辐照核燃料，从中回收、纯化铀和钚。普雷克斯流程是现今最有效、最成功的核燃料后处理流程。研究试验还证明，它还是发展中的新型电站用堆──快中子增殖堆──的辐照核燃料适用的后处理流程。

化学原理

磷酸三丁酯 (TBP)对铀、钚和裂变产物的萃取能力的差别是普雷克斯流程的化学分离基础。由于TBP对铀（在过程中以UO卂形式存在）和钚(Pu4+)具有比对裂变产物（重要的有十余种）更大的萃取能力(图1),通过多级萃取可使铀、钚和裂变产物相分离。又由于TBP对三价钚(Pu3+)萃取能力很小，利用这一性质可以分离铀、钚。在普雷克斯流程中，含有还原剂(如氨基磺酸亚铁)的水溶液与萃取有铀、钚的TBP接触，钚还原成三价转入水溶液，与留在TBP中的铀分离。

TBP具有良好的化学稳定性，闪点高，挥发性小,与水仅稍微混溶，在很强的辐照场下发生部分分解，分解产物磷酸二丁酯和磷酸一丁酯可用碱溶液洗除，因此它容易再生使用，适用于核燃料后处理。但 TBP的密度与水相近，粘度较大，需要加入稀释剂以降低密度和粘度。含有12～14个碳的饱和烃可以用作稀释剂，最佳的稀释剂是正十二烷，实用的是含烯烃和芳烃少的高级煤油。

流程概述

在普雷克斯流程处理之前辐照核燃料预先溶解于硝酸，然后将溶解液调节到所需的酸浓度、铀浓度并使钚处于四价状态。分离过程在多级逆流萃取设备（如混合澄清槽、萃取柱）中进行。首先是含铀、钚、裂变产物的料液在第一个萃取设备中与TBP接触，铀和钚被TBP萃取，而大部分裂变产物则留于水溶液中,从而实现铀、钚与裂变产物的初级分离；在下一个萃取设备中用稀硝酸反萃取铀、钚。这样经过一次萃取和反萃取的操作过程，称为一个萃取循环。经过第一萃取循环得到的铀、钚溶液经过适当的处理（如蒸浓,调节硝酸和铀的浓度,并使钚重新处于四价状态）后进行第二次铀、钚萃取，以进一步与残留的裂变产物分离,再用还原剂溶液反萃取钚以实现铀、钚分离,然后用稀硝酸反萃取铀。这时所得到的铀、钚产品纯度往往还达不到要求，因此需要进行第三个萃取循环以提高纯度。

以上所述仅是普雷克斯流程的一种类型，还有其他类型。例如在第一萃取循环中就进行铀、钚分离；用其他方法代替第三萃取循环（如用硅胶吸附法纯化铀，用阴离子交换法纯化钚）；或经两个萃取循环后铀、钚产品纯度已满足要求，就不需第三个萃取循环了。

分离净化效果

普雷克斯流程可以达到很好的分离净化效果。

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铀中除钚的分离系数 106

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钚中除铀的分离系数＞ 107

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钚中除裂变产物的净化系数＞ 108

第一萃取循环 2 × 104

第二萃取循环 2 × 103

阴离子交换＞ 3