普雷克斯過程是指採用磷酸三丁酯為萃取劑，正十二烷、煤油或烴混合物作稀釋劑，硝酸作鹽析劑，從乏燃料硝酸溶解液中分離回收鈾、鈽的溶劑萃取流程。
基本介紹
- 中文名：普雷克斯過程
- 外文名：PUREX process
- 學科：核廢物處理
- 萃取劑：磷酸三丁酯
- 原理：TBP對鈾和鈽處理能力強
- 目的：分離回收鈾、鈽
簡介,原理,普雷克斯流程,優點,
簡介
普雷克斯過程（Purex Process），是核燃料水法後處理流程之一，是用磷酸三丁酯萃取法從輻照核燃料中回收鈾、鈽的一種化工過程。 Purex一詞為plutonium uranium recovery by extraction(另一說為plutonium uranium reduction extraction)的縮寫。
20世紀50年代中期，該流程首先被用來處理生產堆輻照核燃料，從中提取核武器用的鈽並回收鈾。後被用來處理電站用輕水堆的輻照核燃料，從中回收、純化鈾和鈽。普雷克斯流程是現今最有效、最成功的核燃料後處理流程。研究試驗還證明，它還是發展中的新型電站用堆──快中子增殖堆──的輻照核燃料適用的後處理流程。
原理
磷酸三丁酯 (TBP)對鈾、鈽和裂變產物的萃取能力的差別是普雷克斯流程的化學分離基礎。由於TBP對鈾和鈽(Pu4+)具有比對裂變產物（重要的有十餘種）更大的萃取能力,通過多級萃取可使鈾、鈽和裂變產物相分離。又由於TBP對三價鈽(Pu3+)萃取能力很小，利用這一性質可以分離鈾、鈽。在普雷克斯流程中，含有還原劑(如氨基磺酸亞鐵)的水溶液與萃取有鈾、鈽的TBP接觸，鈽還原成三價轉入水溶液，與留在TBP中的鈾分離。
TBP具有良好的化學穩定性，閃點高，揮發性小,與水僅稍微混溶，在很強的輻照場下發生部分分解，分解產物磷酸二丁酯和磷酸一丁酯可用鹼溶液洗除，因此它容易再生使用，適用於核燃料後處理。但 TBP的密度與水相近，粘度較大，需要加入稀釋劑以降低密度和粘度。含有12～14個碳的飽和烴可以用作稀釋劑，最佳的稀釋劑是正十二烷，實用的是含烯烴和芳烴少的高級煤油。
普雷克斯流程
(1)去殼和溶解：早期採用化學去殼法，即用適當的化學試劑硫酸和氟化物分別將不同包殼材料 (不鏽鋼和錇合金)溶解。這種方法帶來容器腐蝕，大量放射性廢液及鈾、鈽損失等問題。因此，對動力堆乏燃料普遍採用切斷浸取法去殼。溶解過程需採用適當方法以確保臨界安全。
(2)共去污萃取：由萃取段和洗滌段組成，在萃取段中，鈾和鈽經30%(體積)TBP-正烷烴稀釋劑多級逆流萃取進入有機相; 裂變產物基本上仍留在水相萃余液中;鎇、鋦也進入萃余液中，鎿則在兩相之間進行分配。在洗滌段，用約3 mol/L的硝酸洗滌來自萃取段的有機相，在除去其中夾帶的裂變產物後，再返回萃取段。萃取段通常在室溫下操作，萃取設備的物料滯留量要少，以減少溶劑輻照降解。提高洗滌段的溫度有利於除釕。
(3)鈾、鈽分離：TBP對不同價態的鈽有不同的萃取能力，三價鈽的分配係數比四價鈽的低得多。硝酸濃度低時，三價鈽的分配係數更低。採用適當的還原方法，將載有鈾、鈽的有機相中的鈽還原成三價而鈾仍保持六價，即可將鈽還原反萃而與鈾分離。還原劑可用亞鐵離子、四價鈾、硝酸羥胺。
(4)鈾的純化：鈾、鈽分離後，鈾用稀酸反萃，再經1～2個TBP萃取循環純化。
(5)鈽的純化：鈾、鈽分離後的鈽仍含有一定量的鈾、鎿和裂變產物，再經過兩個萃取循環純化。反萃時，可用稀酸(0.35 mol/L硝酸)選擇性反萃取鈽，也可用還原反萃。還可採用陰離子交換作為鈽的尾端淨化步驟。
(6)溶劑再生返回使用：處理過大量裂變產物和鈽的溶劑必須除去其中所含的裂變產物和降解(輻照降解和化學降解)產物，回收所含鈾和鈽。常用的溶劑處理方法是洗滌法，以酸、鹼交替洗滌為主，近年來在研究新的溶劑再生方法。
(7)廢水處理：後處理過程產生大量多種廢水，放射性廢水按其比活度大小分為高放、中放和低放廢水，並可根據含鹽量、含酸量進行分類。高放廢水多採用蒸濃儲存以待進一步處理。低放廢水可採用凝聚沉澱法、離子交換法處理。還可用電滲析法、反滲透法處理。對於放射性水平低於露天水源中最大允許濃度的廢水，可經稀釋直接排入江河、海洋。
優點
它的優點主要表現在以下幾方面：
1) 廢液量少，廢液中作為鹽析劑的硝酸，可以通過蒸發去除或回收。
2) 磷酸三丁酯與其它萃取劑相比，揮發性小而閃點高，使操作更加安全可靠。
3) 磷酸三丁酯抗硝酸浸蝕的能力強。
4) 生產運行費低。
由於普雷克斯過程具有上述優點，使它很快在世界各核國家中得到套用和發 展。它不僅可以用於低燃耗、低比活度的生產堆乏燃料後處理，而且改進後也完全適用於處理高燃耗、高比活度的動力堆和快堆乏燃料。
從20世紀60年代以來，所有新建的或改建的後處理廠基本上均採用此種流程或者是它的變體流程。
