Brevet FR3132785A1 — publié le 20230818

Titre : Un procédé de traitement du plutonium retenu dans la phase organique résiduaire du procédé PUREX La présente invention concerne un procédé de traitement du plutonium retenu dans une phase organique résiduaire d’un procédé PUREX. La phase organique résiduaire du procédé PUREX comprend un solvant organique et du plutonium, le procédé comprend: la mise en contact de la phase organique résiduaire du procédé PUREX avec une solution de réextraction en phase aqueuse contenant de l'acide 2,6-pyridinedicarboxylique pour effectuer une réextraction, afin d'obtenir un produit de réextraction du plutonium; le plutonium dans la solution de réextraction peut être chargée sur une colonne pour adsorption, transformation et désorption par une colonne échangeuse d’anions pour récupérer le plutonium dans la solution de réextraction. Le procédé peut efficacement éluer et récupérer le plutonium dans la phase organique résiduaire, en particulier peut éluer efficacement le plutonium dans la phase organique résiduaire qui a été stockée pendant une longue période. Figure pour l’abrégé : Fig.1 Procédé de traitement du plutonium retenu dans la phase organique résiduaire du procédé PUREX La présente invention concerne le domaine du traitement des déchets radioactifs, en particulier un procédé de traitement du plutonium retenu dans la phase organique résiduaire du procédé PUREX. ETAT DE LA TECHNIQUE Le procédé PUREX (pour « Plutonium Uranium Reduction Extraction » en anglais) est actuellement le seul procédé commercial de retraitement des combustibles usés. Dans ce procédé, le système TBP - kérosène - HNO 3 est soumis à une dégradation chimique et radiologique sous l'action de la chimie et du rayonnement, et les produits de dégradation du TBP sont principalement le phosphate de dibutyle (HDBP), le phosphate de monobutyle (H 2 MBP) et le H 3 PO 4 , et un diluant et un acide nitrique sont dégradés pour produire des aldéhydes, des acides carboxyliques et des composés nitrés organiques tels que des acides hydroxamiques. Parmi les produits de dégradation ci-dessus, HDBP et H 2 MBP sont enclin à former des complexes avec Pu(IV) et Zr(IV), et l'énergie de liaison de ces complexes est supérieure à celle des complexes formés par Pu(IV) et Zr(IV) avec TBP, et sont moins enclin à être rétroextraits dans la section de réextraction, ce qui entraîne la rétention de leurs ions métalliques dans une phase organique. Avec la poursuite de l'opération de production, les produits de dégradation continuent de s'accumuler dans la phase organique, et les produits de dégradation et les ions métalliques forment des complexes qui ont une faible solubilité dans la phase organique, ce qui entraîne des difficultés de séparation de phases. Afin de réduire les effets nocifs de l'accumulation de produits de dégradation sur le processus d'extraction, le Na 2 CO 3 est souvent utilisé pour laver les produits de dégradation dans la phase organique, mais il ne peut toujours pas résoudre le problème de la rétention du plutonium métallique dans la phase organique résiduaire. Par conséquent, il est urgent de développer un procédé pour éluer et récupérer le plutonium de la phase organique résiduaire du procédé de post-traitement du combustible usé (en particulier la phase organique résiduaire à haute teneur en plutonium qui est stockée depuis longtemps). RESUME Le but de la présente invention est de fournir un procédé de traitement du plutonium retenu dans la phase organique résiduaire du procédé PUREX, qui permette d’éluer et de récupérer efficacement une quantité élevée de plutonium retenu dans la phase organique résiduaire, voire dans une phase organique résiduaire à haute quantité de plutonium retenu stockée depuis longtemps. Afin d'atteindre l'objet ci-dessus, la présente invention propose un procédé de traitement du plutonium retenu dans la phase organique résiduaire du procédé PUREX. La phase organique résiduaire du procédé PUREX contient un solvant organique et du plutonium, et le procédé comprend : la mise en contact de la phase organique résiduaire du procédé PUREX avec une solution de réextraction en phase aqueuse contenant de l'acide 2,6-pyridinedicarboxylique pour effectuer une réextraction, afin d'obtenir un produit de réextraction. Eventuellement, le rapport pondéral de la solution de réextraction en phase aqueuse contenant de l'acide 2,6-pyridinedicarboxylique relativement à la phase organique résiduaire est de 1 : (1-10), de préférence est de 1 : (1-5). Eventuellement, la teneur en acide 2,6-pyridinedicarboxylique dans la solution de réextraction en phase aqueuse est de 0,1 à 0,7 % en poids, de préférence de 0,3 à 0,5 % en poids. Eventuellement, la réextraction est mise en œuvre à une température comprise entre 10 et 40 °C, de préférence entre 20 et 30 °C, à une vitesse d'agitation comprise entre 400 et 700 tr/min, de préférence entre 500 et 600 tr/min, pour une durée comprise entre 10 et 30 minutes, de préférence entre 15 et 20 minutes. Eventuellement, la méthode comprend en outre: S1, mettre en contact le produit de réextraction avec une résine échangeuse d'anions, de sorte que le plutonium dans le produit de réextraction soit adsorbé sur la résine échangeuse d'anions pour obtenir une résine échangeuse d'anions adsorbée au plutonium; S2, mettre en contact la résine échangeuse d'anions adsorbant du plutonium avec un liquide de transformation pour obtenir une résine échangeuse d'anions adsorbant du plutonium transformée; S3, mettre en contact la résine échangeuse d'anions adsorbant au plutonium transformée avec un éluant pour obtenir un produit d’élution. Eventuellement, l'étape S1 comprend la mise en contact du produit de réextraction avec la résine échangeuse d'anions après ajustement du pH du produit de réextraction à une valeur comprise entre 1 et 4. Eventuellement, le liquide de transformation contient entre 7 et 8 mol/L d'acide nitrique. Eventuellement, l'éluant comprend entre 0,3 et 1,0 mol/L d’une solution aqueuse d'acide nitrique, ou l'éluant est une solution aqueuse contenant entre 0,3 et 1,0 mol/L d'acide nitrique et entre 0,05 et 0,15 mol/L de NH 2 OH. Eventuellement, la résine échangeuse d'anions comprend au moins une résine choisie parmi la résine DOWEX®, la résine D201 et la résine Diaion® PA 308, de préférence la résine échangeuse d'anions DOWEX® 1x4. Eventuellement, le procédé comprend en outre : avant la mise en contact de la phase organique résiduaire du procédé PUREX avec la solution de réextraction aqueuse contenant de l'acide 2,6-pyridinedicarboxylique, la mise en contact de la phase organique résiduaire du procédé PUREX avec de l'eau déminéralisée et/ou une solution alcaline pour désacidification. Dans la présente invention, la désacidification de la phase organique résiduaire n'est pas particulièrement limitée, et selon la teneur résiduelle en acide dans la phase organique résiduaire, une solution alcaline, telle qu'une solution d'hydroxyde de sodium, peut être ajoutée à la solution de réextraction en phase aqueuse pour désacidification. Grâce aux solutions techniques ci-dessus, la présente invention propose un procédé de traitement du plutonium retenu dans la phase organique résiduaire du procédé PUREX, qui permet d’éluer et de récupérer efficacement le plutonium métallique dans la phase organique résiduaire à haute rétention de plutonium, et une grande partie du plutonium métallique est éluée en phase aqueuse; la teneur en plutonium dans la phase organique résiduaire éluée peut être inférieure à 0,1 mg/L et au moins 99 % du plutonium dans la phase aqueuse est récupéré, ce qui répond aux exigences des techniques de traitement des déchets en terme de teneur en plutonium dans la phase organique résiduaire. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront détaillés dans la description détaillée qui suit. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES La montre la variation du taux de comptage d’un éluat d’une colonne d'échange d'anions en fonction du volume de l'éluat. Procédé de traitement du plutonium retenu dans la phase organique résiduaire du procédé PUREX, la phase organique résiduaire du procédé PUREX contenant un solvant organique et du plutonium, le procédé comprenant : la mise en contact de la phase organique résiduaire du procédé PUREX avec une solution de réextraction en phase aqueuse contenant de l'acide 2,6-pyridinedicarboxylique pour effectuer une réextraction, afin d'obtenir un produit de réextraction. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le rapport pondéral de la solution de réextraction en phase aqueuse contenant de l'acide 2,6-pyridinedicarboxylique à la phase organique résiduaire est de 1 : (1-10) ; et la teneur en acide 2,6-pyridinedicarboxylique dans la solution de réextraction en phase aqueuse est de 0,1 à 0,7 % en poids. Procédé selon la revendication 2, dans lequel le rapport pondéral de la solution de réextraction en phase aqueuse contenant de l'acide 2,6-pyridinedicarboxylique à la phase organique résiduaire est de 1 : (1-5) ; et la teneur en acide 2,6-pyridinedicarboxylique dans la solution de réextraction en phase aqueuse est de 0,3 à 0,5 % en poids. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la réextraction est réalisée à une température est comprise entre 10 et 40 °C, pour une durée comprise entre 10 et 30 min et à une vitesse d'agitation comprise entre 400 et 700 tr/min. Procédé selon la revendication 4, dans lequel la réextraction est réalisée à une température comprise entre 20 et 30 °C, pour une durée comprise entre 15 à 20 min et à une vitesse d'agitation comprise entre 500 et 600 tr/min. Procédé selon la revendication 1, comprenant en outre : S1, mettre en contact le produit de réextraction avec une résine échangeuse d'anions, de sorte que le plutonium dans le produit de réextraction soit adsorbé sur la résine échangeuse d'anions pour obtenir une résine échangeuse d'anions adsorbée au plutonium ; S2, mettre en contact la résine échangeuse d'anions adsorbée au plutonium avec un liquide de transformation pour obtenir une résine échangeuse d'anions adsorbée au plutonium transformée ; S3, mettre en contact la résine échangeuse d'anions adsorbée au plutonium transformée avec un éluant pour obtenir un produit élué. Procédé selon la revendication 6, dans lequel l'étape S1 comprend en outre, avant la mise en contact pH du produit de réextraction avec une résine échangeuse d'anions, l'ajustement du pH du produit de réextraction à une valeur comprise entre 1 et 4. Procédé selon la revendication 6, dans lequel le liquide de transformation contient 7-8 mol/l d'acide nitrique; et l'éluant comprend entre 0,3 et 1,0 mol/L d’une solution aqueuse d’acide nitrique, ou l'éluant est une solution aqueuse contenant entre 0,3 et 1,0 mol/L d'acide nitrique et entre 0,05-0,15 mol/L de NH 2 OH. Procédé selon la revendication 1, comprenant en outre, avant la mise en contact de la phase organique résiduaire du procédé PUREX avec la solution de réextraction en phase aqueuse contenant de l'acide 2,6-pyridinedicarboxylique, la mise en contact de la phase organique résiduaire du procédé PUREX avec de l'eau déminéralisée et/ou une solution alcaline pour désacidification.