辐照铀靶中钌的分离纯化方法

摘要

本发明涉及一种采用氧化萃取-还原反萃法分离纯化化学元素的方法。为解决采用现有氧化萃取-还原反萃法对钌进行分离纯化时，不能兼顾去污效果和质谱测量的需要等问题，提供了一种辐照铀靶中钌的分离纯化方法。采用氧化萃取-还原反萃法，其步骤如下：（1）将辐照铀靶用热硝酸溶解，萃取除去铀和钚；（2）将萃残液蒸干，所得物质用稀硫酸溶解，加入含Ce(SO

说明书

技术领域

本发明涉及一种采用氧化萃取-还原反萃法分离纯化化学元素的方法，具体涉及一种辐照 铀靶中钌的分离纯化方法。

背景技术

钌的裂变产额高，且铀、钚裂变生成钌各同位素的产额存在较大差异，故裂变钌的同位 素组成可能关联乏燃料的燃耗。由于辐照样品或废液样品基体复杂，要实现裂变钌的同位素 分析，必需将钌从基体中分离出来，同时由于Mo、Pd等元素对钌同位素的质谱分析有干扰， 钌的分离纯化方法要求对这些裂变产物有高的去污系数，且分离后的组分最好能直接进行质 谱测量。

钌的分离纯化有多种方法：一是利用稀硝酸体系中亚硝酰钌可与亚硝酸根形成络阴离子 的性质，采用季铵盐萃取技术对钌进行分离纯化，但该方法对于Mo、Pd的去污效果不理想， 不能用于钌同位素分析的样品准备；也有利用RuO₄挥发性好的性质，先将钌氧化为RuO₄，后 采用蒸馏的方法将钌分离出来，该方法对非挥发性的元素去污效果较好，但需要蒸馏步骤， 操作复杂；RuO₄也能较好地被四氯化碳萃取，也有利用此性质分离钌的方法，如采用FeSO₄将钌还原反萃分离，但由于采用了Fe²⁺还原剂，因此钌组分也不能直接进行质谱测量。

钌可在稀硫酸介质中被Ce⁴⁺氧化为RuO₄，萃入四氯化碳后采用还原剂将钌还原为低价， 利用低价钌在四氯化碳中溶解度低的性质分离纯化钌，是分离纯化钌的较好途径。由于建立 对Mo、Pd等元素分离效果好、可直接进行质谱测量的钌的分离纯化技术对于辐照铀样品及废 液样品中钌的同位素分析具有重要的意义，因此在采用氧化萃取-还原反萃法对钌进行分离纯 化时，为了兼顾去污效果和质谱测量的需要，还原剂的选择成为亟待解决的技术难题。

发明内容

为解决采用现有氧化萃取-还原反萃法对钌进行分离纯化时，不能兼顾去污效果和质谱测 量的需要等问题，提供了一种辐照铀靶中钌的分离纯化方法。具体方法如下：

一种辐照铀靶中钌的分离纯化方法，采用氧化萃取还原反萃法，其步骤如下：

（1）将辐照铀靶用热硝酸溶解，待溶解液冷却后，用30%TBP-煤油萃取两次或两次以上， 分离除去铀和钚；

（2）将萃残液蒸干，所得物质用浓度为0.4-0.8mol/L的硫酸溶解，加入含Ce(SO₄)₂的 浓度为0.4-0.8mol/L的硫酸将钌氧化为RuO₄；

（3）加入四氯化碳萃取RuO₄；

（4）取有机相，用浓度为0.4-0.8mol/L的硫酸洗涤两次；

（5）以浓度为0.01-0.1mol/L的抗坏血酸水溶液为水相反萃钌，得到钌反萃液。

各步骤中采用的硫酸浓度优选为0.6mol/L。

抗坏血酸水溶液的浓度优选为0.03mol/L。

本发明的辐照铀靶中钌的分离纯化方法去污效果良好，钌的回收率高，通过一次分离纯 化，钌反萃液中Mo、Zr、Pd、Sr、Cs等裂片元素的去污系数均达到10³以上，消除了Tc、Mo、 Pd等干扰钌同位素质谱测量的元素；所选择的氧化及还原反萃条件合理适用；加之低浓度的 抗坏血酸对质谱测量不产生影响，因此采用稀抗坏血酸水溶液将钌从四氯化碳中反萃下来的 反萃液可直接进行质谱测量。

附图说明

图1辐照铀靶的gamma能谱图

图2钌反萃液的gamma能谱图

图3钌反萃液的质谱扫描图

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的实施方式做进一步说明。

实施例1

一种辐照铀靶中钌的分离纯化方法，采用氧化萃取-还原反萃法，其步骤如下：

（1）将辐照铀靶用热硝酸溶解，待溶解液冷却后，用30%TBP煤油萃取两次，分离除去 铀和钚；

（2）将萃残液蒸干，所得物质用浓度为0.6mol/L的硫酸溶解，加入含Ce(SO₄)₂的浓度 为0.6mol/L的硫酸将钌氧化为RuO₄；

（3）加入四氯化碳萃取RuO₄；

（4）取有机相，用浓度为0.6mol/L的硫酸洗涤两次；

（5）以浓度为0.03mol/L的抗坏血酸水溶液为水相反萃钌，得到钌反萃液。

实施例1的试验结果如表1所示。数据表明，经分离纯化的钌的回收率约为77%，Mo、 Zr的去污系数均在10000以上，Sr、Y、Pd的去污系数均在1000以上。

表1

附图1显示，辐照铀靶中除了有长寿命的¹³⁷Cs外，还可以看到¹⁰⁶Ru、¹⁵⁴Eu、¹⁴⁴Ce等核素 的能峰。

附图2显示，经分离纯化后，得到的钌反萃液中除了¹⁰⁶Ru外，¹³⁷Cs等杂质峰基本不再出 现，Cs的去污系数高达10³以上。

附图3显示，钌反萃液的质谱扫描图中只观察到了裂变¹⁰¹Ru、¹⁰²Ru及¹⁰⁴Ru的质量峰，99、 100、105质量数均没有质量峰出现，说明分离后钌组分中没有Tc、Mo、Pd的存在。

实施例2

一种辐照铀靶中钌的分离纯化方法，采用氧化萃取还原反萃法，其步骤如下：

（1）将辐照铀靶用热硝酸溶解，待溶解液冷却后，用30%TBP-煤油萃取两次，分离除去 铀和钚；

（2）将萃残液蒸干，所得物质用浓度为0.4mol/L的硫酸溶解，加入含Ce(SO₄)₂的浓度 为0.4mol/L的硫酸将钌氧化为RuO₄；

（3）加入四氯化碳萃取RuO₄；

（4）取有机相，用浓度为0.4mol/L的硫酸洗涤两次；

（5）以浓度为0.01mol/L的抗坏血酸水溶液为水相反萃钌，得到钌反萃液。

实施例3

一种辐照铀靶中钌的分离纯化方法，采用氧化萃取-还原反萃法，其步骤如下：

（1）将辐照铀靶用热硝酸溶解，待溶解液冷却后，用30%TBP-煤油萃取两次，分离除去 铀和钚；

（2）将萃残液蒸干，所得物质用浓度为0.8mol/L的硫酸溶解，加入含Ce(SO₄)₂的浓度 为0.8mol/L的硫酸将钌氧化为RuO₄；

（3）加入四氯化碳萃取RuO₄；

（4）取有机相，用浓度为0.8mol/L的硫酸洗涤两次；

（5）以浓度为0.08mol/L的抗坏血酸水溶液为水相反萃钌，得到钌反萃液。