CN110831681B - 用于分离铀（vi）和钚（iv）而无需还原钚（iv）的碳酰胺 - Google Patents

用于分离铀（vi）和钚（iv）而无需还原钚（iv）的碳酰胺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及碳酰胺作为萃取剂用于从由乏核燃料溶解在硝酸中所产生的水性溶液中通过液‑液萃取完全或部分分离铀(VI)和钚(IV)而无需将钚(IV)还原成钚(III)的用途。本发明还涉及新的碳酰胺。用途是处理基于铀(尤其是铀氧化物‑UOX)或基于铀和钚(尤其是铀氧化物和钚氧化物的混合物‑MOX)的乏核燃料。

Description

用于分离铀（VI）和钚（IV）而无需还原钚（IV）的碳酰胺
技术领域
本发明涉及乏核燃料处理领域。
更具体地说，本发明涉及碳酰胺(即脲的衍生物)作为萃取剂用于从由乏核燃料溶解在硝酸中所产生的水性溶液中通过液-液萃取完全或部分分离铀 (VI)和钚(IV)而无需将钚(IV)还原成钚(III)的用途。
本发明还涉及具有极其有利的萃取剂性能的新的碳酰胺。
本发明尤其应用于处理基于铀(尤其是铀氧化物—UOX)或基于铀和钚(尤其是铀氧化物和钚氧化物的混合物—MOX)的乏核燃料。
背景技术
用于全世界现有的所有乏核燃料处理厂(法国La Hague、日本Rokkasho、英国Sellafield等)的PUREX方法使用磷酸三正丁酯(或TBP)作为萃取剂，通过液-液萃取从由这些燃料溶解在硝酸中所产生的水性溶液中回收铀(VI)和钚(IV)。
在这种方法中，使用TBP在脂肪族稀释剂(氢化四丙烯(或TPH)、正十二烷或煤油)中的30％(v/v)溶液。这种有机溶液在相关领域通常被称为“溶剂”。
使用PUREX方法回收铀和钚以多个循环进行：
第一铀(VI)和钚(IV)纯化循环(称为“1CUPu”)，用于针对镅、锔和裂变产物净化这些元素，在第一循环中将铀(VI)和钚(IV)分成两股水性流；
第二铀(VI)纯化(称为“2CU”)，用于完成该元素的净化，以满足ASTM 标准关于铀成品所规定的规格；和
第二循环和在某些工厂的情况中的第三钚(IV)纯化循环(分别称为“2CPu”和“3CPu”)，用于完成该元素的净化过程，以达到ASTM标准关于钚成品所规定的规格，并在转化为PuO2氧化物之前将其浓缩。
PUREX方法的性能令人满意，自使用该方法的工厂的试运行以来获得的反馈是积极的。
然而，TBP的使用有其局限性，这不利于用这种萃取剂满足未来乏核燃料处理厂的简单性、紧凑设计和增强的安全性等目标的可能性。
主要的限制源于这样一个事实，即将铀和钚分成两股水性流需要将钚(IV) 还原成钚(III)(因为使用TBP，铀(VI)和钚(IV)之间的分离系数是不够的，不管用于进行这种分离的水性溶液的酸性如何)，因此需要使用大量的还原剂和抗氮剂，这些还原剂和抗氮剂通过降解产生不稳定和反应性的物质，并因此在安全性方面受到限制。
因此，提供适于从由乏核燃料溶解在硝酸中所产生的水性溶液中定量地共萃取铀和钚，然后对这两种元素进行完全或部分分离，而不必将钚(IV)还原成钚(III)的萃取剂需要进行很多工作。
因此，已经提出使用对称的N,N-二烷基酰胺，例如在PCT国际申请WO 2017/017207中的N,N-二(2-乙基己基)-3,3-二甲基丁酰胺(或DEHDMBA)，见下文参考文件[1]，以及使用“不对称的”N,N-二烷基酰胺，例如PCT国际申请 WO 2017/017193中的N-甲基-N-辛基-2-乙基己酰胺(或MOEHA),见下文参考文件[2]。在这两种情况下，N,N-二烷基酰胺表现出非常有利的性能。
此外，文献中还公开了三项关于碳酰胺萃取硝酸水性溶液中铀(VI)和钚 (IV)的研究。这些包括由E.K.Dukes和T.H.Sidall用N,N,N’,N’-四-正丁基脲进行的研究，该研究在Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry，1966,28(10), 2307-2312中报道，见下文参考文件[3]；由G.M.Chumakova等人进行的研究也是用N,N,N’,N’-四-正丁基脲进行的，该研究在Radiokhimiya 1980,22(2),213-217 中报道，见下文参考文件[4]；以及最近由B.G.Vats等人用N,N-二乙基-N’,N’- 二异丁基脲(或DEDiBU)和N,N-二乙基-N’,N’-二-正辛基脲(或DEDOU)进行的研究，该研究在Dalton Transactions 2016,45(25),10319-10325中报道，见下文参考文件[5]。
这些研究证明了四烷基化碳酰胺作为铀(VI)和钚(IV)的萃取剂的潜力。然而，这些研究都没有表明使用这类化合物从由乏核燃料溶解所产生的水性溶液中共萃取铀(VI)和钚(IV)，然后完全或部分分离铀(VI)和钚(IV)，而不必将钚(IV)还原为钚(III)的可能性。
然而，在他们的研究范围内，发明人实际上观察到某些碳酰胺具有以下萃取剂性质：
在强酸性的水性相存在下，例如由乏核燃料溶解在硝酸中所产生的水性溶液所表现出的强酸性，它们产生适于能够定量地共萃取该水性相中的铀(VI) 和钚(IV)的这两种元素的分配系数，以及
在中等酸性的水性相存在下，它们产生适于能够分离铀(VI)和钚(IV) 的U(VI)/Pu(IV)分离系数，而无需将钚(IV)还原成钚(III)，这种分离可以是完全分离，也可以是部分分离，视需要而定。
本发明基于这些观察结果。
发明内容
首先，本发明涉及通式(I)的碳酰胺作为萃取剂用于从由乏核燃料溶解在硝酸中所产生的水性溶液A1中完全或部分分离铀(VI)和钚(IV)而无需将钚(IV)还原成钚(III)的用途：
Figure BDA0002340916500000031
其中：
R1、R2和R3，相同或不同，表示含有1至12个碳原子的直链或支链烷基、含有3至12个碳原子的环烷基或含有4至13个碳原子的环烷基烷基；
R4表示氢原子、含有1至12个碳原子的直链或支链烷基、含有3至12个碳原子的环烷基或含有4至13个碳原子的环烷基烷基。
该用途包括：
a)从水性溶液中共萃取铀(VI)和钚(IV)，该共萃取包括在萃取器中使水性溶液A1与含有在有机稀释剂中的碳酰胺的有机溶液S1接触至少一次，然后将水性溶液和有机溶液分离；
b)从在a)中所产生的有机溶液中反萃取钚(IV)和一部分铀(VI)，该反萃取包括在萃取器中使有机溶液S1与含有0.1mol/L至0.5mol/L硝酸的水性溶液A2接触至少一次，然后将有机溶液和水性溶液分离；和
c)萃取在b)中所产生的水性溶液中存在的全部或部分铀(VI)组分，该萃取包括在萃取器中使所述水性溶液与含有在有机稀释剂中的碳酰胺的有机溶液S2接触至少一次，然后将水性溶液和有机溶液分离；
由此获得一种含有钚(IV)而不含铀(VI)或含有钚(IV)和铀(VI)的混合物的水性溶液和含有铀(VI)而不含钚(IV)的有机溶液。
在上文和下文中，表述“包括从……至……”，“范围从……至……”和“在……和……之间”是等效的，并且表示边界包括在内。
“含有1至12个碳原子的直链或支链烷基”应理解为含有1、2、3、4、5、 6、7、8、9、10、11或12个碳原子的任何直链或支链烷基，例如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、仲戊基、异戊基、正己基、异己基、正庚基、异庚基、正辛基、异辛基、正壬基、异壬基、正癸基、异癸基、正十一烷基、正十二烷基、2-甲基丁基、2-甲基戊基、3-甲基戊基、2-甲基己基、3-甲基己基、2-甲基庚基、2-甲基辛基、2-乙基己基、1,5- 二甲基己基、2,4,4-三甲基戊基、2-乙基庚基、1,2-二甲基庚基、2,6-二甲基庚基、 3,5,5-三甲基己基、2-甲基壬基、3,7-二甲基辛基、2,4,6-三甲基庚基、2-丁基己基等。
“含有3至12个碳原子的环烷基”应理解为任何具有一个或多个稠环或桥环的环烷基，该环或这些环任选被一个或多个烷基取代，只要该环烷基含有的碳原子总数(如果有取代基，则包括取代基)等于3、4、5、6、7、8、9、10、 11或12；这种环烷基例如是环丙基；环丁基；环戊基；环己基；环庚基；环辛基；十氢化萘基；双环丙基；双环己基；被一个或多个甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、仲丁基取代的环戊基或环己基等。
“含有4至13个碳原子的环烷基烷基”应理解为被环烷基取代的任何直链或支链烷基，只要具有取代基的该烷基含有的碳原子总数等于4、5、6、7、8、 9、10、11、12或13；这种环烷基例如是3-环己基丙基、3-环己基丁基、3-环己基-2-甲基丁基，4-环己基-1-甲基丁基、4-环己基-2-甲基丁基、4-环己基-3-甲基丁基、4-环己基-1-乙基丁基、4-环己基-2-乙基丁基、4-环己基-1-丙基丁基、 4-环己基-2-丙基丁基、4-环己基-戊基、4-环己基-2-甲基戊基等。
此外，表述“水性溶液”和“水性相”是等同和可互换的，同样，表述“有机溶液”和“有机相”是等同和可互换的。
环烷基可以被认为是其中唯一的碳链或主碳链是环状的烷基，当R4不是氢原子时，适用于根据本发明用途的碳酰胺可以被描述为四烷基化碳酰胺，或者当R4表示氢原子时，实际上可以被描述为三烷基化碳酰胺。因此，该描述将在下文中使用。
根据本发明，碳酰胺中含有的碳原子总数优选为17至25。
当碳酰胺被四烷基化时，优选R1、R2、R3和R4表示含有1至12个碳原子的直链或支链烷基。
此外，优选的是：
R1和R2相同，并且R3和R4相同但与R1和R2不同，或者实际上
R1和R4相同，并且R2和R3相同但与R1和R4不同，或者实际上
R1、R2、R3和R4均相同。
当R1和R2相同且R3和R4相同但不同于R1和R2时，则R1和R2优选表示含有1至5个碳原子的直链或支链烷基，而R3和R4优选表示含有6至10个碳原子的直链或支链烷基，该碳酰胺含有的碳原子总数优选等于19、21或23。
类似地，当R1和R4相同且R2和R3相同但不同于R1和R4时，则R1和R4优选表示含有1至5个碳原子的直链或支链烷基，而R2和R3优选表示含有6 至10个碳原子的直链或支链烷基，这里的碳酰胺含有的碳原子总数也优选等于19、21或23。
当R1、R2、R3和R4相同时，则R1、R2、R3和R4优选表示含有4至8个碳原子的直链或支链烷基，正丁基、正戊基、正己基、正庚基和正辛基是特别优选的。
当碳酰胺是三烷基化时，优选R1、R2和R3表示含有1至12个碳原子，优选2至10个碳原子，甚至更优选4至8个碳原子的直链或支链烷基。
此外，优选是的，R1与R2相同，更优选的是，R1、R2和R3都相同，在这种情况下，R1、R2和R3优选表示含有6至8个碳原子的直链或支链烷基，正己基、正庚基、正辛基和2-乙基己基是特别优选的。
因此，作为优选的碳酰胺的示例，可以提及：
符合通式(I)的N,N,N’,N’-四正丁基脲(或TBU)，其中R1、R2、R3和R4表示正丁基；
符合通式(I)的N,N,N’,N’-四正戊基脲(或TPU)，其中R1、R2、R3和R4表示正戊基；
符合通式(I)的N,N,N’,N’-四正己基脲(或THU)，其中R1、R2、R3和R4表示正己基；
符合通式(I)的N,N,N’,N’-四正辛基脲(或TOU)，其中R1、R2、R3和R4表示正辛基；
符合通式(I)的N,N’-二-正丁基-N,N’-二-正己基脲(或DBDHU)，其中 R1和R4表示正丁基并且R2和R3表示正己基；
符合通式(I)的N,N’-二-正庚基-N,N’-二-正丙基脲(或DHDPU)，其中 R1和R4表示正丙基并且R2和R3表示正庚基；
符合通式(I)的N,N’-二乙基-N,N’-二-正辛基脲(或对称-DEDOU)，其中 R1和R4表示乙基并且R2和R3表示正辛基；
符合通式(I)的N,N’-二甲基-N,N’-二-正壬基脲(或DMDNU)，其中R1和R4表示甲基并且R2和R3表示正壬基；
符合通式(I)的N,N,N’-三-正辛基脲(或TrOU)，其中R1、R2和R3表示正辛基并且R4表示氢原子；
符合通式(I)的N,N,N’-三-(2-乙基己基)脲(或TrEHU)，其中R1、R2和 R3表示2-乙基己基并且R4表示氢原子；和
符合通式(I)的N,N-二(2-乙基己基)-N’-正辛基脲(或DEHOU)，其中R1、 R2表示2-乙基己基，R3表示正辛基并且R4表示氢原子；
在这些碳酰胺中，最优选的是碳酰胺TBU、碳酰胺THU、碳酰胺TPU、碳酰胺DBDHU、碳酰胺DHDPU、碳酰胺对称DEDOU和碳酰胺DMDNU，因为它们在中等酸性下，即在含有0.1mol/L至0.5mol/L硝酸的水性相存在下，相对于钚(IV)，对铀(VI)表现出特别高的选择性。
根据本发明，有机溶液S1和S2优选含有0.5mol/L至2mol/L，更优选1 mol/L至1.4mol/L的碳酰胺。
有机稀释剂有利地是无环烃或无环烃的混合物，例如正十二烷、氢化四丙烯(或TPH)、煤油、IsaneTM IP-185T或Isane IP-175T，优选为TPH。
关于乏核燃料溶解在硝酸中所产生的水性溶液，它通常含有3mol/L至6 mol/L的硝酸。
优选地，步骤a)进一步包括对由共萃取铀(VI)和钚(IV)所产生的有机溶液进行针对镅、锔和裂变产物的净化，该净化至少包括在萃取器中使有机溶液与含有1mol/L至6mol/L硝酸的水性溶液A3接触，然后将有机溶液和水性溶液分离。该净化任选地通过对经净化的有机溶液进行脱酸来补充，该脱酸至少包括在萃取器中使由净化所产生的有机溶液与含有0.1mol/L至1mol/L、更优选0.5mol/L硝酸的水性溶液A4接触，然后将有机溶液和水性溶液分离。
同样优选地，在进行b)的萃取器中，使在步骤a)中所产生的有机溶液与水性溶液A2接触包括使有机溶液和水性溶液逆流循环，其中，流速比O/A(有机溶液/水性溶液)有利地大于1，优选地等于或大于3，更优选地等于或大于5，以便获得钚(IV)的浓缩反萃取，即对钚(IV)进行反萃取，得到其中钚(IV) 的浓度大于该元素在从中反萃取钚的有机溶液中的浓度的水性溶液。
根据本发明，存在于由步骤c)所产生的有机溶液中的铀(VI)随后可以通过以下方式从该溶液中反萃取：在萃取器中使该有机溶液与含有至多0.05 mol/L、更优选至多0.01mol/L硝酸的水性溶液A5接触至少一次，然后将有机溶液和水性溶液分离。这种反萃取可以在适用于促进铀(VI)反萃取的环境温度或40℃至50℃的温度下进行。此外，该反萃取可以使用大于1的流速比O/A 进行，使得铀(VI)以浓缩的方式被反萃取。
在适用于根据本发明用途的碳酰胺中，一些碳酰胺，如四烷基化碳酰胺 TBU、THU、TOU和TPU属于现有技术。
另一方面，据本发明人所知，在现有技术中从未描述过其他化合物，例如一方面为四烷基化碳酰胺DBDHU、DHDPU、对称-DEDOU和DMDNU，另一方面为三烷基化碳酰胺TrOU、TrEHU和DEHOU。
因此，本发明的主题是上文中通式(I)的四烷基化碳酰胺，其中R1和R4相同，并表示含有1至4个碳原子的直链烷基，R2和R3相同，并表示含6至9 个碳原子的直链烷基，并且碳酰胺中含有的碳原子总数等于21。
这种四烷基化碳酰胺可以是碳酰胺DBDHU、碳酰胺DHDPU、碳酰胺对称 -DEDOU或碳酰胺DMDNU，优选为碳酰胺对称-DEDOU和DMDNU。
以本身已知的方式，这种四烷基化碳酰胺可以尤其通过使式RNHC(O)NHR (R与碳酰胺中R2和R3的含义相同)的N,N’-二烷基脲与卤代烷烃HalR’(例如碘代烷烃IR’，其中R’与碳酰胺中R1和R4的含义相同)在有机介质中(例如四氢呋喃中)并在金属氢化物如氢化钠的存在下反应来获得。
本发明还涉及特定式(II)的三烷基化碳酰胺：
Figure BDA0002340916500000081
其中，R1、R2和R3，相同或不同，表示含有8至12个碳原子的直链或支链烷基、含有3至12个碳原子的环烷基，条件是R1、R2和R3中的至少一个不是环烷基；
此处，特定式(II)的碳酰胺含有的碳原子总数优选为17至25。
在该碳酰胺中，优选的是，R1、R2和R3各自表示直链或支链烷基，正辛基和2-乙基己基是最特别优选的。
此外，优选的是，R1与R2相同，并且，更优选的是R1、R2和R3彼此相同。
根据本发明，特定式(II)的碳酰胺有利地是碳酰胺TrOU、碳酰胺TrEHU 或碳酰胺DEHOU，碳酰胺TrOU和TrEHU是最特别优选的。
以本身已知的方式，这种碳酰胺尤其可以通过式R1R2NH的仲胺(其中， R1和R2如上定义)与式R3NCO的异氰酸酯(其中，R3如上定义)在有机介质中，例如在无水二氯甲烷中反应来获得。
除了具有非常有利的萃取剂性质之外，上述碳酰胺就像其降解产物一样，还具有仅含有碳、氢、氧和氮原子的优点，使得它们完全可被焚烧而不会产生有害的二次废物。
本发明的进一步特征和优点将从以下补充描述中显现出来。
然而，很明显的是，该补充描述仅仅是作为说明而提供的，并且在任何情况下都不应被解释为对该主题的限制。
附图说明
图1表示本发明用途的优选实施方式的原理图；在该图中，矩形1至4表示多级萃取器，例如那些常规用于处理乏核燃料的萃取器(混合器-沉降器、脉冲塔或离心萃取器)；有机相用实线表示，而水性相用虚线表示。
具体实施方式
实施例I：四烷基化碳酰胺和三烷基化碳酰胺的合成
I.1–N,N’-二-正丁基-N,N’-二-正己基脲或DBDHU：
碳酰胺DBDHU通过以下方式来合成：
在无水二氯甲烷中，使异氰酸正己酯(5mL，34.3mmol)与正己胺(0.3 mol/L，1.2当量)反应，得到N,N’-二-正己基脲；然后
使N,N’-二-正己基脲(7.6g，33.4mmol)与碘丁烷(5当量)在四氢呋喃(THF)中反应。
为此，在0℃下将异氰酸正己酯溶液滴加到正己胺的无水二氯甲烷溶液中。在0℃，将反应混合物搅拌1小时，然后使其恢复到室温下，搅拌过夜。在减压下蒸发溶剂，并且产物用二氯甲烷/甲醇混合物(95/5，v:v)在硅胶上纯化，得到7.6g N,N’-二-正己基脲(产率：>97％)。
然后，在0℃下，将在THF中的60％w/w的NaH悬浮液(8当量)分批添加到N,N’-二-正己基脲的THF溶液中。在0℃将反应混合物搅拌2小时，然后滴加碘丁烷。使混合物恢复至环境温度下，然后回流。一夜后，将混合物冷却至0℃，并补充水。用二乙醚萃取水性相。然后用饱和氯化钠(NaCl)溶液洗涤有机相，再用硫酸钠(Na2SO4)干燥。在减压下蒸发溶剂，并且所得固体用环己烷/乙酸乙酯混合物(99/1至90/10，v:v)在硅胶上纯化，得到10.5g碳酰胺DBDHU(产率：>95％)。这种碳酰胺的表征如下。
1H NMR(CDCl3,400MHz)δ(ppm):3.12(m,8H)；1.50(m,8H)；1.28(m, 16H)；0.92(m,12H)。
13C NMR(CDCl3,101MHz)δ(ppm):165；48.5；48.1；31.6；30.1；27.9；26.7； 22.6；20.2；14.0；13.9。
MS(正模式ESI):341(MH+)；682(2MH+)；703(2MNa+)。
GC-HRMS(正模式EI)：纯度>99％；对于C21H44N2O精确计算的质量为： 340.3448；检测值：340.3412。
I.2–N,N’-二-正庚基-N,N’-二-正丙基脲或DHDPU：
碳酰胺DHDPU通过以下方式来合成：
在无水二氯甲烷中，使异氰酸正庚酯(5mL，34.3mmol)与正庚胺(0.3 mol/L，1.2当量)反应，得到N,N’-二-正庚基脲；然后
使N,N’-二-正庚基脲(8.8g，34.3mmol)与碘丙烷(5当量)在THF中反应。
按照与上文第1.1节中描述的用于合成DBDHU的相同方式进行合成。
得到了11.2g碳酰胺DHDPU(产率：＞96％)，其表征如下。
1H NMR(CDCl3.400MHz)δ(ppm):3.07(m,8H)；1.50(m,8H)；1.25(m, 16H)；0.86(m,12H)。
13C NMR(CDCl3.101MHz)δ(ppm):163.7；48.5；46.7；30.2；27.5；26.4；25.4；21.0；19.6；12.4；9.8。
MS(正模式ESI)：341(MH+)；363(MNa+)；682(2MH+)；703(2MNa+)。
GC-HRMS(正模式EI)：纯度99.1％；对于C21H44N2O，精确计算的质量为： 340.3448；检测值：340.3438。
I.3–N,N’-二-乙基-N,N’-二-正辛基脲或对称-DEDOU：
碳酰胺对称-DEDOU通过以下方式来合成：
在无水二氯甲烷中，使异氰酸正辛酯(5mL，32.2mmol)与正辛胺(0.3 mol/L，1.2当量)反应，得到N,N’-二-正辛基脲；然后
使N,N’-二-正辛基脲(8.9g，31.3mmol)与碘乙烷(5当量)在THF中反应。
按照与上文第1.1节中描述的用于合成DBDHU的相同方式进行合成。
得到了10.2g碳酰胺对称-DEDOU(产率：＞96％)，其表征如下。
1H NMR(CDCl3,400MHz)δ(ppm):3.14(q,J＝7Hz,4HEt)；3.07(m,4HOct)； 1.48(m,4HOct)；1.25(m,20HOct)；1.08(t,J＝7Hz,6HEt)；0.86(m,6HOct)。
13C NMR(CDCl3,101MHz)δ(ppm):164.9；47.8；42.9；31.8；29.4；29.3；28.0； 27.1；22.6；14.1；13.2。
MS(正模式ESI)：341(MH+)；363(MNa+)；703(2MNa+)。
GC-HRMS(正模式EI)：纯度99.5％；对于C21H44N2O，精确计算的质量为： 340.3448；检测值：340.3437。
I.4–N,N’-二甲基-N,N’-二-正壬基脲或DMDNU：
碳酰胺DMDNU通过使N,N’-二-正甲基脲(2g，22.7mmol)与碘壬烷(5.3 mL，40.2mmol，2当量)在THF中反应来合成。
为此，在0℃下将N,N’-二甲基脲的THF溶液滴加到在THF中的60％w/w 的NaH悬浮液(7.2g，45.4mmol，2当量)中。在0℃下，将反应混合物搅拌1小时，然后滴加碘壬烷。使混合物恢复至环境温度下，然后回流。一夜后，将介质冷却至0℃，并补充水。用二乙醚萃取水性相。然后用饱和NaCl溶液洗涤有机相，再用Na2SO4干燥。在减压下蒸发溶剂，并且所得固体用环己烷/乙酸乙酯混合物(99/1至90/10,v:v)在硅胶上纯化，得到7.8g碳酰胺DMDNU (产率：＞98％)。这种碳酰胺的表征如下。
1H NMR(CDCl3,400MHz)δ(ppm):3.08(t,J＝7.5Hz,4H)；2.76(s,6H)； 1.52(m,4H)；1.25(m,24H)；0.87(m,6H)。
13C NMR(CDCl3,101MHz)δ(ppm):165.4；50.6；36.5；31.8；29.5；29.4；29.3； 27.6；26.9；22.6；14.1。
MS(正模式ESI):341(MH+)；682(2MH+)；703(2MNa+)。
GC-HRMS(正模式EI)：纯度99.2％；对于C21H44N2O，精确计算的质量为： 340.3448；检测值：340.3454。
I.5–N,N,N’-三-正辛基脲或TrOU：
碳酰胺TrOU通过二-正辛胺(1.5mL，4.9mmol，1当量)与在无水二氯甲烷(0.1mol/L)中的异氰酸正辛酯(1.7mL，9.7mmol，2当量)反应合成。
为此，在环境温度下，将含有二-正辛胺和异氰酸正辛酯的无水二氯甲烷溶液搅拌4.5小时。然后，用1M盐酸(HCl)溶液洗涤反应混合物两次，并且用饱和碳酸氢钠(NaHCO3)溶液洗涤两次。用硫酸镁(MgSO4)干燥有机相，减压浓缩，用二氯甲烷/乙酸乙酯的混合物(95/5，v:v)通过硅胶快速色谱法纯化残余物，得到1.9g呈无色油形式的TrOU(产率：100％)。这种碳酰胺的表征如下。
1H NMR(CDCl3,400MHz)δ(ppm):4.25(s,1H)；3.20(q,J＝5.4Hz,2H)； 3.14(q,J＝7.7Hz,4H)；1.50(m,6H)；1.46(m,30H)；0.87(t,J＝7.2Hz,9H)。
13C NMR(CDCl3,101MHz)δ(ppm):157.8；47.5；41.0；32.0；30.6；29.6；29.5； 29.4；28.8；27.2；22.8；14.2。
IR(KBr,ν最大/cm-1):3345；2955；2922；2853；1622；1533；1465；1376；1274； 767；722。
MS(正模式ESI)：397(MH+),816(2MNa+)。
HRMS(正模式ESI)：对于C25H53N2O，计算值：397.4158；检测值：397.4156。
元素分析(％)(C25H52N2O+0.18AcOEt)：计算值：C 74.88；H 13.06；N 6.79；检测值：C 75.17；H 12.74；N 6.88。
I.6–N,N,N’-三(2-乙基己基)脲或TrEHU：
TrEHU由二(2-乙基己基)胺(1.49mL，4.92mmol，1当量)和在无水二氯甲烷(0.1mol/L)中的异氰酸2-乙基己酯(1.76mL，9.84mmol，2当量)来合成。
为此，在环境温度下，将含有二(2-乙基己基)胺和异氰酸2-乙基己酯的无水二氯甲烷溶液搅拌5小时。然后，用1M HCl溶液洗涤反应混合物两次，并且用饱和NaHCO3溶液洗涤两次。用MgSO4干燥有机相，减压浓缩，用二氯甲烷 /乙酸乙酯混合物(梯度99/1至90/10，v:v)通过硅胶快速色谱法纯化残余物，得到1.94g呈浓稠无色油形式的TrEHU(产率：99％)。这种碳酰胺的表征如下。
1H NMR(CDCl3,400MHz)δ(ppm):4.26(s,1H)；3.17(t,J＝5.7Hz,2H)； 3.09(m,4H)；1.62(m,2H)；1.46(m,25H)；0.88(m,18H)。
13C NMR(CDCl3,101MHz)δ(ppm):158.2；51.6；43.6；39.8；38.4；31.2；30.7； 28.9；24.4；24.0；23.1；14.1；11.0；10.8。
IR(KBr,ν最大/cm-1):3348；2957；2925；2859；1617；1534；1459；1378；1240； 765；727。
MS(正模式ESI)：397(MH+)；816(2MNa+)。
HRMS(正模式ESI)：对于C25H53N2O，计算值：397.4158；检测值：397.4156。
元素分析(％)(C25H52N2O)：计算值：C 75.69；H 13.21；N 7.06；检测值： C 75.49；H13.45；N 6.91。
I.7–N,N-二(2-乙基己基)-N’-正辛基脲或DEHOU：
碳酰胺DEHOU由二(2-乙基己基)胺(1.49mL，4.92mmol，1当量)和在无水二氯甲烷(0.1mol/L)中的异氰酸正辛酯(1.75mL，9.84mmol，2当量) 按照与上文第1.6节中所述的合成碳酰胺TrEHU的相同方式来合成。得到1.84 g呈无色油形式的碳酰胺DEHOU(产率：94％)。这种碳酰胺的表征如下。
1H NMR(CDCl3,400MHz)δ(ppm):4.25(t,J＝4.9Hz,1H)；3.20(q,J＝6.1 Hz,2H)；3.07(m,4H)；1.61(7重峰,J＝5.6Hz,2H)；1.46(5重峰,J＝6.4Hz,2H)； 1.25(m,26H)；0.86(m,15H)。
13C NMR(CDCl3,101MHz)δ(ppm):158.3；51.5；41.0；38.5；31.9；30.8；30.5； 29.5；29.4；29.0；27.2；24.1；23.2；22.8；14.2；10.9。
IR(KBr,ν最大/cm-1):3344；2957；2924；2857；1618；1533；1459；1408；1378； 1241；765；725。
MS(正模式ESI):397(MH+)；816(2MNa+)。
HRMS(正模式ESI)：对于C25H53N2O，计算值：397.4158；检测值：397.4154。
元素分析(％)(C25H52N2O)：计算值：C 75.69；H 13.21；N 7.06；检测值：C 75.87；H13.49；N 6.89。
I.8–N-环己基-N’,N’-二-正辛基脲或CyDOU：
符合上述式(I)的碳酰胺CyDOU(其中R1＝R2＝正辛基，R3＝环己基，R4＝H) 按照与I.6节中所述的合成碳酰胺TrEHU的相同方式，由二-正辛胺(1.50mL， 4.87mmol，1当量)和在无水二氯甲烷(0.1mol/L)中的环己基异氰酸酯(1.27 mL，9.74mmol，2当量)来合成，除了用于硅胶快速色谱的二氯甲烷/乙酸乙酯的梯度为96/4至90/10，v∶v之外。得到1.48g呈无色油形式的碳酰胺CyDOU (产率：83％)。该化合物的表征如下。
1H NMR(CDCl3,400MHz)δ(ppm):4.11(s,1H)；3.64(m,1H)；3.13(t,J＝ 7.6Hz,4H)；1.94(m,2H)；1.59(m,8H)；1.28(m,24H)；0.87(t,6H)。
13C NMR(CDCl3,101MHz)δ(ppm):157.1；49.3；47.5；34.3；32.0；29.6；29.4； 28.8；27.2；25.9；25.2；22.8；14.2。
IR(KBr,ν最大/cm-1):3330；2922；2853；1617；1528；1451；1407；1314；1251； 1214；890；767；722。
MS(正模式ESI):367(MH+)；756(2MNa+)。
HRMS(正模式ESI)：对于C23H47N2O，计算值：367.3688；检测值：367.3686。
元素分析(％)(C23H46N2O)：计算值：C 75.35；H 12.65；N 7.64；检测值： C 75.33；H12.80；N 7.47。
II–碳酰胺的萃取剂性质：
II.1–四烷基化碳酰胺：
铀(VI)和钚(IV)萃取试验：
萃取试验通过以下方式进行：
作为有机相：含有≈0.5mol/L或≈1.2mol/L的以下碳酰胺中的一种的TPH溶液：碳酰胺TBU、碳酰胺THU、碳酰胺TOU、碳酰胺TPU、碳酰胺DBDHU、碳酰胺DHDPU，和碳酰胺对称-DEDOU和碳酰胺DMDNU；和
作为水性相：含有10g/L铀(VI)、≈200kBq/mL钚(IV)和浓度为4mol/L 的硝酸(以模拟乏核燃料溶解在硝酸中所产生的水性溶液可能会呈现的酸性) 或0.5mol/L的硝酸(以模拟根据本发明的用于反萃取钚的水性溶液可能会呈现的酸性)的水性溶液。
这些试验中的每一个都是在25℃下通过在管中并在搅拌下使有机相与水性相接触30分钟来进行的。体积比O/A为1。
离心分离各相后，通过电感耦合等离子体原子发射光谱法(或ICP-AES) 测量水性相中的铀浓度，而通过用浓度为0.01mol/L的硝酸溶液反萃取该元素并通过ICP-AES测量由该反萃取所产生的水性相中的铀浓度来确定有机相中的铀浓度。水性相和有机相中钚的浓度通过α光谱测定法来测量。
下文表1示出了对于每一种测试的碳酰胺和所测试的该种碳酰胺的每个浓度，对于4mol/L HNO3和0.5mol/L HNO3的水性相所获得的铀的分配系数(记为DU)和钚的分配系数(记为DPu)，以及对于0.5mol/L HNO3的水性相所获得的分离系数U/Pu(记为FSU/Pu)。
以比较的方式，该表中还记录了根据现有技术的包含N,N-二烷基酰胺的溶液作为有机相在相同操作条件下进行的萃取试验的结果，即：
在TPH中含有0.5mol/L参考文献[1]中提出的DEHDMBA(N,N-二(2-乙基己基)-3,3-二甲基丁酰胺)的溶液；和
在TPH中含有0.5mol/L或1.2mol/L参考文献[2]中提出的MOEHA(N- 甲基-N-辛基-2-乙基己酰胺)的溶液。
表I
Figure BDA0002340916500000171
Figure BDA0002340916500000181
[C]＝测试的化合物在有机相中的浓度
[HNO3]＝水性相中硝酸的浓度
该表示出，无论是在强酸性([HNO3]＝4mol/L)还是在中等酸性([HNO3] ＝0.5mol/L)下，对于测试的八种四烷基化碳酰胺获得的铀(VI)的分配系数都大于在有机相中浓度相似的N,N-二烷基酰胺DEHDMBA和MOEHA获得的铀(VI)的分配系数，这证实了四烷基化碳酰胺从强酸性水性相中萃取铀(VI) 的强大能力。
具体而言，无论是在强酸性([HNO3]＝4mol/L)还是在中等酸性([HNO3] ＝0.5mol/L)下，对于在有机相中浓度约为1.2mol/L的碳酰胺TPU、碳酰胺 DBDHU、碳酰胺DHDPU、碳酰胺对称-DEDOU和碳酰胺DMDNU所得的铀 (VI)的分配系数都比在有机相中浓度相似的MOEHA所产生的铀(VI)的分配系数高1倍以上。
该表还示出，在强酸性([HNO3]＝4mol/L)和有机相中浓度为0.5mol/L 的情况下，碳酰胺TBU和碳酰胺TOU也使得钚(IV)的分配系数大于有机相中浓度相似的DEHDMBA和MOEHA所产生的分配系数。
另一方面，对于有机相中1.2mol/L的浓度，碳酰胺TBU、碳酰胺THU、碳酰胺TOU、碳酰胺TPU、碳酰胺DBDHU、碳酰胺DHDPU和碳酰胺对称 -DEDOU得到钚(IV)的分配系数低于有机相中浓度相似的MOEHA所产生的分配系数，但是这些分配系数仍然非常令人满意，因为碳酰胺TBU、碳酰胺 THU、碳酰胺TPU、碳酰胺DBDHU、碳酰胺DHDPU所产生的分配系数大于 2，碳酰胺TOU得到的分配系数接近2(DPu＝1.9)，并且碳酰胺对称-DEDOU 所产生的分配系数大于1.3。
该表还示出，在中等酸性([HNO3]＝0.5mol/L)下，碳酰胺TBU、碳酰胺 THU、碳酰胺TPU、碳酰胺DBDHU、碳酰胺DHDPU、碳酰胺对称-DEDOU 和碳酰胺DMDNU所产生的分离系数(U(VI)/Pu(IV))大于有机相中浓度相似的N,N-二烷基酰胺DEHDMBA和MOEHA所产生的分离系数(U(VI)/Pu(IV))。
具体而言，当它们在有机相中以1.2mol/L的量使用时，TBU能够获得的 U(VI)/Pu(IV)分离系数为36，即几乎是在有机相中浓度相似的MOEHA获得的分离系数的2倍；碳酰胺TPU和碳酰胺DBDHU能够分别获得的U(VI)/Pu(IV) 分离系数为73和74，即，几乎是MOEHA获得的分离系数的4倍；碳酰胺 DHDPU能够获得的U(VI)/Pu(IV)分离系数为94，即，几乎是MOEHA获得的分离系数的5倍；对于对称-DEDOU获得的U(VI)/Pu(IV)分离系数，它是 MOEHA获得的分离系数的8.5倍(170比20)。
因此，该表证实了四烷基化碳酰胺可有利地在用于处理乏核燃料溶解在硝酸中所产生的水性溶液的方法中用作萃取剂，该方法包括从该强酸性水性溶液中共萃取铀(VI)和钚(IV)，然后借助于中等酸性的水性溶液，通过从由该共萃取得到的有机相中反萃取钚(IV)，部分或全部将钚(IV)与该有机相中存在的铀(VI)分离。
在这些四烷基化碳酰胺中，碳酰胺DMDNU似乎对这种方法的开发特别有利，因为一方面，在强酸性下，它(DU和DPu＞30)表现出比MOEHA(DU＝7.5 和DPu＝4.3)明显更高的萃取铀的能力，另一方面，在中等酸性下，它所获得的铀(VI)/钚(IV)分离系数(FSU/Pu＝30)也明显高于MOEHA获得的分离系数。
尽管在强酸性条件下碳酰胺对称-DEDOU萃取钚的能力低于MOEHA，但它似乎也是一个很好的选择，因为它在中等酸性条件下可以获得特别高的铀 (VI)/钚(IV)分离系数(FSU/Pu＝170)。
铀(VI)负载能力测试：
铀(VI)负载能力测试是通过在管中并在搅拌下，使在TPH中含有1.2mol/L 的碳酰胺TPU、碳酰胺DBDHU、碳酰胺DHDPU、碳酰胺对称-DEDOU和碳酰胺DMDNU中的一种的有机相与等分的含有200g/L铀(VI)和3.4mol/L 硝酸的水性相接触四次来进行的。
每次接触在25℃下进行30分钟，O/A比为2。
离心分离各相后，通过以下方式来测量铀在有机相中的浓度：在用浓度为0.01mol/L的硝酸溶液反萃取该元素后，并通过ICP-AES测量由该反萃取得到的水性相中铀的浓度。
下文表II示出了对于测试的每种碳酰胺，在4次接触后，在有机相中获得的铀(VI)的浓度，以g/L表示。
以比较的方式，该表中还记录了在TPH中含有1.2mol/L MOEHA的溶液作为有机相在相同操作条件下进行负载能力测试的结果。
表II
Figure BDA0002340916500000201
*稀释第三相后
在第二次接触之后，含有MOEHA的有机相形成第三相。加入300μL有机相(通过与硝酸接触达到预平衡)可以除去第三相：因此，有机相中铀(VI) 的饱和度达到124g/L，即有机相理论负载能力的约87％(考虑到铀/萃取剂化学计量比为1/2)。
另一方面，在相同条件下，碳酰胺不会分层，并且可以使含有碳酰胺的有机相负载130g/L至143g/L的铀(VI)，这意味着是有机相理论负载能力的88％以上(考虑到铀/萃取剂化学计量比为1/2)。
这些结果表明，碳酰胺具有高的铀(VI)负载能力，其与处理核燃料方法的开发相适应，而且它们甚至有可能防止在MOEHA的情况下容易观察到的有机相分层问题。
II.2–三烷基化碳酰胺：
进行与上文II.1节中所述相同的萃取试验，但使用含有0.4mol/L至0.5 mol/L的碳酰胺TrOU、碳酰胺TrEHU和碳酰胺DEHOU之一的TPH溶液作为有机相。
这些试验的结果如下表III所示。
作为比较，本表中还记录了之前在表1中记录的在TPH中0.5mol/L的 MOEHA的结果。
表III
Figure BDA0002340916500000221
[C]＝测试的化合物在有机相中的浓度
[HNO3]＝水性相中硝酸的浓度
该表示出，在强酸性([HNO3]＝4mol/L)下，所测试的三种三烷基化碳酰胺比N,N-二烷基酰胺MOEHA萃取显著更多的铀(VI)和钚(IV)，因为它们得到的铀(VI)和钚(IV)的分配系数都大于这种N,N-二烷基酰胺所获得的分配系数。
它还表明，在中等酸性(HNO3]＝0.5mol/L)下，所测试的三种三烷基化碳酰胺相对于钚(IV)能够有效且有选择性地使铀(VI)保留在有机相中(DU> 0.5)，因为这些碳酰胺获得的钚(IV)的分配系数小于0.04。
碳酰胺TrEHU尤其具有选择性，因为这种碳酰胺能够获得的U(VI)/Pu(IV) 分离系数为121，即是同等浓度下的N,N-二烷基酰胺MOEHA所获得的分离系数的近10倍。
再次地，该表证实了三烷基化碳酰胺可以有利地在处理由乏核燃料溶解在硝酸中所产生的水性溶液的方法中用作萃取剂，该方法包括从该强酸性水性溶液中共萃取铀(VI)和钚(IV)，然后通过中等酸性的水性溶液从由该共萃取所产生的有机相中反萃取钚(IV)，部分或全部将该有机相中存在的钚(IV) 与铀(VI)分离。
III–本发明用途的优选实施方式的原理图：
参考图1，图1表示本发明用途的优选实施方式的原理图。
如图所示，该用途包括4个步骤。
这些步骤中的第一步，在图1中标注为“U+Pu共萃取”，用于从溶解乏核燃料的硝酸水性溶液中共萃取铀(VI)和钚(IV)，在图1中标注为“A1”。
这种溶液通常含有3mol/L至6mol/L的硝酸、铀、钚、少量锕系元素(尤其是镅和锔)、裂变产物(La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Mo、Zr、Ru、Tc、 Rh、Pd、Y、Cs、Ba等)以及一些腐蚀产物，例如铁。
“U+Pu共萃取”步骤通过在萃取器1中使水性溶液A1与有机相逆流循环来进行，该有机相在图1中标注为“S1”，其在有机稀释剂的溶液中含有0.5mol/L 至2mol/L，更优选1.0mol/L至1.4mol/L的通式(I)的碳酰胺。
该有机稀释剂有利地是无环烃或无环烃的混合物，例如正十二烷、氢化四丙烯(TPH)、煤油、IsaneTM IP-185T或Isane IP-175T，优选为TPH。
第二步骤，在图1中标注为“PF洗涤”，用于从由“U+Pu共萃取”所产生的有机相中反萃取与铀(VI)和钚(IV)一起从水性溶液A1中萃取的裂变产物。
为此，“PF洗涤”步骤包括对由“U+Pu共萃取”所产生的有机相进行一个或多个洗涤操作，每个洗涤操作在萃取器2中与水性溶液逆流接触进行，该水性溶液在图1中标注为“A3”，含有硝酸，其中HNO3浓度可以在1mol/L至6 mol/L的范围内，但是优选为4mol/L至6mol/L。
如果“PF洗涤”步骤是用强酸性的水性溶液进行的，即用通常等于或大于 3mol/L的HNO3进行的，则该步骤进一步包括对有机相进行脱酸，其通过使该有机相与弱酸性水性溶液逆流循环来进行，该弱酸性水性溶液在图1中标注为“A4”，即含有0.1mol/L至1mol/L的HNO3，例如含有0.5mol/L HNO3的水性溶液，使得防止过量的酸被带到用于第三步骤(在图1中标注为“Pu反萃取”) 的萃取器中，并且不影响第三步骤的性能。
“Pu反萃取”步骤用于从由“PF洗涤”所产生的有机相中反萃取+IV氧化度的钚。
这是通过在萃取器3中使该有机相与水性溶液逆流循环来实现的，该水性溶液在图1中标注为“A2”，其含有0.1mol/L至0.5mol/L的HNO3，并且优选使用大于1、优选等于或大于3、更优选等于或大于5的流速比O/A，使得钚(IV) 以浓缩方式被反萃取。
在“Pu反萃取”步骤中进行的钚(IV)的反萃取伴随着还存在于由“PF 洗涤”所产生的有机相中存在的一部分铀(VI)的反萃取。
因此，第四步骤，图1中标注为“U洗涤”，用于从由“Pu反萃取”所产生的水性相中萃取以下两者中的一种：
该水性相中存在的所有铀(VI)，如果寻求在该步骤之后获得含钚(IV) 而不含铀(VI)的水性溶液；或者
一定量的铀(VI)，这适于在该步骤之后获得包含预定比例的铀(VI)和钚(IV)的水性溶液。
在这两种情况下，“U洗涤”都是通过在萃取器4中使由“Pu反萃取”所产生的水性相与图1中标注为“S2”的有机相进行逆流循环，该有机相的定性和定量组成优选与有机相S1的相同。萃取的铀(VI)的量一方面通过调节流速比O/A来设定，另一方面通过调节水性相的酸性来设定，如果有机相/水性相的流速比和水性相的酸性高，则铀(VI)的萃取实际上会更好。因此，根据试图赋予该水性相的酸性，可以设想向萃取器4中循环的水性相中加入或多或少浓缩的硝酸。
按照这4个步骤，可以获得：
萃余液，其对应于来自萃取器1的水性相，并且包含裂变产物以及镅和锔；
从萃取器4中得到的水性相，其包含经净化的钚(IV)或经净化的钚(IV) 和铀(VI)的混合物；和
从萃取器3中得到的有机相，其包含铀(VI)而不含钚(IV)。
该有机相可以直接或在进一步处理后被输送到一萃取器中，图1中未示出，其中，铀(VI)将从该有机相中被反萃取，例如借助于含有至多0.05mol/L HNO3的水性溶液，例如含有0.01mol/L HNO3的水性溶液，在环境温度(即20-25℃) 或热温度(即通常为40-50℃)下，并且优选使用大于1的流速比O/A，使得以浓缩的方式反萃取铀(VI)。
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Claims (22)

1.通式(I)的碳酰胺作为萃取剂用于从由乏核燃料溶解在硝酸中所产生的水性溶液A1中完全或部分分离铀(VI)和钚(IV)而无需将钚(IV)还原成钚(III)的用途：
Figure FDA0002340916560000011
其中：
R1、R2和R3，相同或不同，表示含有1至12个碳原子的直链或支链烷基、含有3至12个碳原子的环烷基或含有4至13个碳原子的环烷基烷基；
R4表示氢原子、含有1至12个碳原子的直链或支链烷基、含有3至12个碳原子的环烷基或含有4至13个碳原子的环烷基烷基；
所述用途包括：
a)从所述水性溶液A1中共萃取铀(VI)和钚(IV)，所述共萃取包括使所述水性溶液与含有在有机稀释剂中的所述碳酰胺的有机溶液S1在萃取器中接触至少一次，然后将所述水性溶液和有机溶液分离；
b)从在a)中所产生的有机溶液中反萃取钚(IV)和一部分铀(VI)，所述反萃取包括使所述有机溶液与含有0.1mol/L至0.5mol/L硝酸的水性溶液A2在萃取器中接触至少一次，然后将所述有机溶液和水性溶液分离；和
c)萃取在b)中所产生的水性溶液中存在的全部或部分铀(VI)组分，所述萃取包括使所述水性溶液与含有在有机稀释剂中的碳酰胺的有机溶液S2在萃取器中接触至少一次，然后将所述水性溶液和有机溶液分离；
由此获得一种含有钚(IV)而不含铀(VI)或含有钚(IV)和铀(VI)的混合物的水性溶液和含有铀(VI)而不含钚(IV)的有机溶液。
2.根据权利要求1所述的用途，其中，所述碳酰胺包含总数为17至25的碳原子。
3.根据权利要求1所述的用途，其中，R1、R2、R3和R4表示包含1至12个碳原子的直链或支链烷基。
4.根据权利要求1所述的用途，其中：
R1和R2相同，R3和R4相同但与R1和R2不同；或者
R1和R4相同，R2和R3相同但与R1和R4不同；或者
R1、R2、R3和R4相同。
5.根据权利要求4所述的用途，其中，R1和R2相同，并且表示包含1至5个碳原子的直链或支链烷基，R3和R4相同，并且表示包含6至10个碳原子的直链或支链烷基，并且所述碳酰胺包含总数等于19、21或23的碳原子。
6.根据权利要求4所述的用途，其中，R1和R4相同，并且表示包含1至5个碳原子的直链或支链烷基，R2和R3相同，并且表示包含6至10个碳原子的直链或支链烷基，并且所述碳酰胺包含总数等于19、21或23的碳原子。
7.根据权利要求4所述的用途，其中，R1、R2、R3和R4相同，并且表示包含4至8个碳原子的直链或支链烷基。
8.根据权利要求1所述的用途，其中，R1、R2和R3表示包含1至12个碳原子的直链或支链烷基，并且R4表示氢原子。
9.根据权利要求8所述的用途，其中，R1、R2和R3相同。
10.根据权利要求9所述的用途，其中R1、R2和R3表示包含6至8个碳原子的直链或支链烷基。
11.根据权利要求1所述的用途，其中，所述碳酰胺是N,N,N’-三-正辛基脲、N,N,N’-三(2-乙基己基)脲、N,N-二(2-乙基己基)-N’-正辛基脲、N,N,N’,N’-四-正丁基脲、N,N,N’,N’-四-正戊基脲、N,N,N’,N’-四-正己基脲、N,N,N’,N’-四正辛基脲、N,N’-二-正丁基-N,N’-二-正己基脲、N,N’-二-正庚基-N,N’-二-正丙基脲、N,N’-二乙基-N,N’-二-正辛基脲或N,N’-二甲基-N,N’-二-正壬基脲。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的用途，其中，所述有机溶液S1和有机溶液S2包含0.5mol/L至2mol/L的所述碳酰胺。
13.根据权利要求1至11中任一项所述的用途，其中，a)进一步包括对由共萃取铀(VI)和钚(IV)所产生的有机溶液进行针对镅、锔和裂变产物的净化，所述净化包括在萃取器中使所述有机溶液与含有1mol/L至6mol/L硝酸的水性溶液A3接触至少一次，然后将所述有机溶液和水性溶液分离。
14.根据权利要求1至11中任一项所述的用途，其中，在进行b)的萃取器中，使在a)中产生的有机溶液与水性溶液A2接触包括使所述有机溶液和水性溶液以大于1的流速比O/A进行逆流循环。
15.根据权利要求1至11中任一项所述的用途，进一步包括从在c)中所产生的有机溶液中反萃取铀(VI)，所述反萃取包括使所述有机溶液与含有至多0.05mol/L硝酸的水性溶液A5接触至少一次，然后将所述有机溶液和水性溶液分离。
16.通式(I)的碳酰胺：
Figure FDA0002340916560000031
其中：
R1和R4相同，并且表示含有1至4个碳原子的直链烷基，
R2和R3相同，并且表示含有6至9个碳原子的直链烷基，并且
所述碳酰胺含有总数等于21的碳原子。
17.根据权利要求16所述的碳酰胺，所述碳酰胺是N,N’-二乙基-N,N’-二-正辛基脲或N,N’-二甲基-N,N’-二-正壬基脲。
18.特定式(II)的碳酰胺：
Figure FDA0002340916560000032
其中，R1、R2和R3，相同或不同，表示含有8至12个碳原子的直链或支链烷基，或含有3至12个碳原子的环烷基，条件是R1、R2和R3中至少一个不是环烷基。
19.根据权利要求18所述的碳酰胺，所述碳酰胺含有总数为17至25的碳原子。
20.根据权利要求18所述的碳酰胺，其中，R1、R2和R3各自表示直链或支链烷基。
21.根据权利要求18至20中任一项所述的碳酰胺，其中，R1、R2和R3相同。
22.根据权利要求18至20中任一项所述的碳酰胺，所述碳酰胺是N,N,N’-三-正辛基脲、N,N,N’-三(2-乙基己基)脲或N,N-二(2-乙基己基)-N’-正辛基脲。
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