第2章　铀、钚萃取分离的典型流程——Purex萃取流程剖析

流程特点：常微量组分共存，多萃取循环的金属元素的萃取分离过程。

萃取机制：中性配合萃取。

Purex是“Plutonium Uranium Recovery by Extraction”的缩写，也有人说是“Plutonium Uranium Reduction Extraction”的缩写，看来前者更确切一些，是用于辐照核燃料后处理提取分离铀、钚的萃取流程，早在1949年美国即提出了这一概念流程，1956年Purex萃取流程在美国Hanford后处理厂投入运行，至今已经60年了。目前，此流程虽经不断改进，但其基本萃取体系（采用TBP为萃取剂）仍被各国的后处理工厂广泛采用。

针对不同的反应堆类型先后发展了三萃取循环的Purex流程、二循环的Purex萃取流程以及一循环的Purex萃取流程。其基本特征即是以TBP为萃取剂，与不同稀释剂组成萃取体系，处理辐照铀核燃料，对铀、钚进行萃取分离和净化。图2-1所示即为三萃取循环Purex流程^［1］。

由于Purex萃取流程存在工艺流程复杂、产生大量的难处理有机废液、次锕系元素以及锝等长寿命核素得不到有效分离回收等问题，多年来世界核能主要国家都在致力于对Purex萃取流程进行研究改进^［2～4］，发展了所谓的“改进型Purex流程”和“先进的Purex流程”，前者即是在Purex流程基础上的改进，这主要包括美国的UREX+流程、法国的COEX流程、日本的NEXT流程，它们仍然使用TBP为萃取剂，主要是通过进一步使用高选择性的化学试剂来强化价态调整以提高铀和钚等的分离效率，同时尽可能回收镎和锝。后者则是要通盘考虑包括铀、钚在内的锕系元素和裂变产物的分离，这方面主要有日本开发的ARTIST流程和法国开发的GANEX流程，其中所采用的主要是酰胺类萃取剂，通过使用不同结构的萃取剂以及具有选择性的反萃剂分别分离铀和所有的超铀元素。

虽然经典的Purex萃取流程的面貌已经有了若干变化，但是从萃取过程设计的角度来看仍不失其典型性，故此，下文仍采用了经典的三萃取循环的Purex流程进行剖析。下面对其流程结构和相应的工艺条件作一具体分析。