30%TBP-煤油-硝酸体系的α和γ辐照行为

研究了30%TBP-煤油-硝酸体系的α和γ辐照稳定性,包括溶剂辐照吸收剂量、预平衡酸度等条件对溶剂辐解产物及金属钚保留值的影响。结果表明:溶剂吸收剂量对溶剂辐解产物和钚保留值影响较大,而预平衡酸度则影响较小,主要辐解产物产生量和钚保留值均随溶剂体系α、γ吸收剂量和预平衡酸度的增大而增加。在相同的条件下,溶剂的α辐照造成的钚保留值均比γ辐照大,而DBP、MBP和羰基化合物等辐解产物的产生量均随辐照吸收剂量增加而增加,但其产生量相差不明显。产生上述结果的可能原因是α辐照加速了次级或其它辐解产物的生成。     

干法后处理流程中电解精炼设备研发进展北大核心CSCD

高燃耗快堆乏燃料具有高钚含量、强放射性、高释热率等特点。基于溶剂萃取原理的水法后处理工艺存在溶剂易辐解等问题,宜对高燃耗快堆乏燃料采用干法后处理工艺进行处理。熔盐电解干法工艺采用耐辐照的无机盐为介质,通过电化学方法分离回收锕系元素,是最具应用前景的干法后处理技术。在熔盐电解干法工艺流程中,承担锕系元素分离任务的电解精炼单元是核心环节。本文调研了乏燃料干法后处理过程中电解精炼设备的研发进展,分析了电解精炼设备关键技术和发展趋势,为我国快堆乏燃料电解精炼设备的研发提供了参考。     

真空蒸馏净化辐照后的TRPO-煤油体系

研究了真空蒸馏法净化辐照后TRPO-煤油体系产生的强络合产物的条件和效果.普通真空蒸馏和分子蒸馏都可以有效地去除强络合辐解产物,回收煤油和未辐解的TRPO.引起重金属保留的辐解产物存留在蒸馏残液中,馏出液没有钚保留作用,可经调整后重新使用.     

铀钚萃取洗涤-共反萃工艺的离心萃取器台架实验研究

由于快堆MOX乏燃料放射性强,需要缩短停留时间以降低溶剂辐解,本工作以离心萃取器为萃取设备,在短停留时间下进行了快堆MOX乏燃料后处理铀钚萃取洗涤-共反萃工艺研究。研究结果显示,该工艺在单级停留时间约20s时具有良好的铀钚收率,萃取洗涤过程中铀和钚收率均大于99.99%,共反萃过程中铀和钚收率分别为99.99%和99.94%;同时能有效防止第三相的形成,避免钚的聚合沉淀。     

乏燃料后处理中的辐射化学问题Ⅱ.水溶液和稀释剂的辐射分解

由于乏燃料具有强辐射性的特点,辐射化学伴随在乏燃料后处理每个过程中。尽管α和γ等电离辐射对于萃取剂本身的直接效应一般不大,但是它们通过与水相和油相中的溶剂相互作用产生的自由基,一方面可以攻击萃取剂的配位基团,另一方面溶剂辐解产生的活性粒种可能与金属离子反应改变其氧化态,从而降低其萃取效率或分配比。水相中硝酸辐解产生的亚硝酸对于金属离子的氧化态会产生重要影响,产生的自由基如·NO_3等也会与萃取剂反应使其劣化。在先进核能系统中,随着燃耗的提高,放射性更强,而且用于溶解乏燃料的硝酸浓度也增高,因而,对于先进核燃料循环中的辐射化学研究既是良好机遇也是重大挑战。本文重点对近十年来国内外在乏燃料后处理(溶剂萃取)方面有关辐射化学研究,特别是硝酸的辐射分解、锕系水溶液的辐射化学、稀释剂的辐射分解等方面进行综述与讨论。     

PUREX流程中TBP辐解产物对Pu(Ⅳ)反萃的影响研究

PUREX流程中,萃取剂和稀释剂在强辐照场下会发生辐解,部分辐解产物使Pu(Ⅳ)的反萃变得困难。本文通过实验研究,获取了辐解产物与Pu(Ⅳ)保留的比例关系。结果表明,辐解产物磷酸二丁酯(HDBP)与羟胺(HAN)、稀硝酸难以反萃的Pu(Ⅳ)摩尔浓度之比约为2,磷酸一丁酯(H_2MBP)与HAN难以反萃的Pu(Ⅳ)的摩尔浓度之比为1～2。结合文献报导,获取了不同辐解产物在PUREX流程中的产生量,从而较系统地比较了各辐解产物对Pu(Ⅳ)反萃的影响程度,并对主要辐解产物在PUREX流程中不同Pu(Ⅳ)反萃工艺段的影响进行了讨论。结果表明:热堆乏燃料后处理流程中对Pu(Ⅳ)反萃造成影响的主要辐解产物为HDBP,快堆乏燃料后处理流程中对Pu(Ⅳ)反萃造成影响的主要辐解产物为HDBP和H_2MBP。     

γ辐照对HDEHP萃取Ce、Am、Sr的影响

本文研究了γ射线辐照对溶剂萃取Am、Ce和Sr的影响。证实HDEHP的主要辐射解产物H_2MEHP对HDEHP萃取Am和Ce具有协同作用,而对Sr的萃取表现为反协同作用。发现TBP的存在可抑制辐解产物H_2MEHP的上述作用,从而稳定HDEHP的萃取性能。经γ射线辐照过的溶剂,随辐照剂量增加Am、Ce的反萃系数下降,但在辐照溶剂中没有发现能永久性保留Am的辐解产物。TBP的存在有利于Am、Ce反萃且能防止碱洗时发生乳化。同时,还发现TBP的辐解产物HDBP对HDEHP萃取Sr有反协同作用,且其作用比H_2MEHP更强。     

核燃料水法后处理现状和展望

本文评论了世界各国乏燃料后处理技术。后处理能力在目前和不久将来不能满足核能的发展需要,它在燃料循环中占有重要的地位。普雷克斯流程不仅对于轻水堆燃料,而且对快中子增殖堆燃料后处理然是一种主要流程。近期后处理研究和发展的重点在于使流程最佳化,并引入新技术,尤其是U(Ⅳ),电解氧化还原,硝酸羟胺还原和亚硝气氧化等无盐过程。当处理高燃耗的乏燃料时,应采取特别措施,以避免造成溶剂的严重辐解和钚的临界问题。氚在流程中必须控制,并限定在一定区域,使其废液体积尽量减小。     

PUREX流程中TBP辐解产物对Pu（Ⅳ）反萃的影响研究

PUREX流程中，萃取剂和稀释剂在强辐照场下会发生辐解，部分辐解产物使Pu（Ⅳ）的反萃变得困难。本文通过实验研究，获取了辐解产物与Pu（Ⅳ）保留的比例关系。结果表明，辐解产物磷酸二丁酯（HDBP）与羟胺（HAN）、稀硝酸难以反萃的Pu（Ⅳ）摩尔浓度之比约为2，磷酸一丁酯（H₂MBP）与HAN难以反萃的Pu（Ⅳ）的摩尔浓度之比为1~2。结合文献报导，获取了不同辐解产物在PUREX流程中的产生量，从而较系统地比较了各辐解产物对Pu（Ⅳ）反萃的影响程度，并对主要辐解产物在PUREX流程中不同Pu（Ⅳ）反萃工艺段的影响进行了讨论。结果表明：热堆乏燃料后处理流程中对Pu（Ⅳ）反萃造成影响的主要辐解产物为HDBP，快堆乏燃料后处理流程中对Pu（Ⅳ）反萃造成影响的主要辐解产物为HDBP和H2MBP。     

Purex流程中溶剂辐解稳定性研究

在乏燃料后处理Purex流程中，TBP／稀释剂由于辐照作用降解对工艺造成危害。本工作采用三种稀释剂：正十二烷，加氢煤油，特种煤油。30％TBP／稀释剂分别以0．1～3mol／LHN03溶液平衡后用60Co源辐照至剂量为5×10^3-5×10^6Gy。对Purex流程中几种主要的辐解产物进行分析测定，对辐照后的样品进行了钚保留试验观测。     

30%TBP-煤油-HNO3体系的α辐解行为Ⅱ.溶剂辐解生成羰基化合物的规律

以分光光度法研究了²³⁸Pu 为α源的30%TBP-煤油-HNO₃体系辐解产物羰基化合物的生成规律,考察了还原反萃、酸碱洗涤、钚浓度等工艺条件对羰基化合物分析的影响。研究表明：羰基化合物生成量随着α辐照剂量率以及吸收剂量的增加而增大,在剂量率73.7 Gy/min、吸收剂量5×10⁵ Gy时,羰基化合物浓度达到0.039 mol/L;吸收剂量在10⁵ Gy以上时,α辐照产生的羰基化合物生产量明显高于γ辐照;不同稀释剂对羰基化合物生成量影响不明显。     

α/γ相比率调控对超音速等离子喷涂Al2O3阻氚涂层微结构及性能的影响

采用超音速等离子喷涂技术在中国低活化马氏体钢表面制备不同α/γ相比率的Al₂O₃阻氚涂层，研究了α/γ相比率调控对Al₂O₃涂层微观结构、力学性能和耐电化学腐蚀性能的影响。利用掠入射X射线衍射（GIXRD）和扫描电子显微镜（SEM）表征Al₂O₃涂层的微观结构、粘结拉伸试验法和纳米压痕仪表征涂层的力学性能、动电位极化曲线法测试涂层的耐电化学腐蚀性能。研究结果显示：通过调控特征喷涂参数（CPSP），Al₂O₃涂层中α相含量从78.6%至24.4%可控调节，且孔隙率从2.8%降低至1.5%；α相含量为78.6%的Al₂O₃涂层硬度为(11.500±0.575) GPa，约为高γ相含量(75.6%)涂层的2倍；且高α相含量(78.6%)涂层的腐蚀电流密度较高γ相含量(75.6%)涂层的腐蚀电流密度低1个数量级。以上结果表明，高α相含量(78.6%)的Al₂O₃涂层具有更优异的力学性能、耐电化学腐蚀性能以及耐Cl^-扩散穿透能力，具有应用于聚变堆结构材料表面阻氚涂层的潜能。     

强碱性阴离子交换树脂吸附DPA-Pu(Ⅳ)/U(Ⅵ)配合物研究

2,6-吡啶二羧酸（DPA,以H₂C表示）是一种可用于乏燃料后处理Purex流程高保留钚废有机相中钚洗脱的洗脱剂。为将DPA洗脱液中的钚与铀分离并回收钚,本文通过静态吸附实验研究了DPA-Pu(Ⅳ)/U(Ⅵ)配合物在强碱性阴离子交换树脂DOWEX 1上的吸附性能,考察了DPA浓度、酸度、温度以及主要辐解产物对DOWEX 1吸附钚和铀的影响。培养了DPA与U(Ⅳ)/U(Ⅵ)配合物的单晶并测定了其结构,通过配合物晶体与吸附金属离子树脂光谱的对比确定了Pu(Ⅳ)（以U(Ⅳ)模拟代替）和U(Ⅵ)吸附在树脂上的配合物形态,通过变温吸附实验获得了相应吸附反应的热力学数据。吸附实验结果表明,DOWEX 1树脂能在低酸（0.1 mol/L HNO₃）条件下同时吸附钚和铀,在高酸（8 mol/L HNO₃）条件下只吸附钚不吸附铀。根据上述实验所得结果,提出低酸吸附铀/钚、高酸柱上转型除铀、低酸解吸回收钚的方案,并进行了实验验证。结果表明,采用所提出的回收钚的方案,钚的回收率达96%,对铀的去污因子约为2.8×10³。     

阻氚用Fe-Al渗铝层表面稳态相Al2O3膜生长机理研究

为阐释Fe-Al渗铝层表面暂态相Al₂O₃膜向稳态相α-Al₂O₃膜的转变机理，探索稳态相α-Al₂O₃膜制备的氧化工艺参数范围，采用掠入射角X射线衍射仪、辉光放电光谱仪、聚焦离子束、透射电镜等，结合热重分析对CLAM钢基体Fe-Al渗铝层在940～980 ℃、1 Pa～20 kPa参数下的氧化生长行为进行了深入表征与机理分析。研究结果表明，在1 Pa～20 kPa氧分压范围内Al₂O₃膜生长初期反应速率常数随着氧分压的升高而增大，而后期反应速率常数反而随之下降；采用掠入射角X射线衍射仪对3～180 min氧化不同时期表面Al₂O₃膜的相结构进行了掠入射角分析，推测Al2O3膜的生长经历了从氧化初期形成暂态相γ-Al₂O₃（15 min）→过渡态相α-（Al_0.948Cr_0.052）₂O₃（30 min）→稳态相α-Al₂O₃（120～180 min）的演变过程，最短相转变时间约60～90 min，连续Al₂O₃膜厚度约2 000 nm；同时，结合聚焦离子束对30、120 min形成的Al₂O₃膜表面进行了精确定向切割制样，并采用透射电镜选区电子衍射分析验证了相转变前Al₂O₃膜结构为过渡态相α-（Al_0.948Cr_0.052）₂O₃（113），转变后为稳态相α-Al₂O₃（113），证实了Cr作为第三组元促进暂态相向稳态相α-Al₂O₃的转变规律。     

Investigation of Stable Al2O3 Scale on Fe-Al Aluminized Coating for Tritium Barrier

It is well known that α-Al₂O₃ phase has stablility performance, high permeation reduction factor and good resistance performance in liquid LiPb, which is considered as the reference tritium barrier coating in future fusion reactor. In order to study the formation mechanism of stable α-Al₂O₃ scales on fusion structure material, the oxidation behavior of Fe-Al aluminized coating on China Low Activated Martensitic （CLAM） steel was investigated under the oxygen partial pressure from 1 Pa to 20 kPa at the temperature of 940-980 ℃. The Al₂O₃ scales were analyzed by thermogravimetric analysis meter, grazing angle X-ray diffractometer, glow discharge spectrometer, focused ion beam and transmission electron microscope. A single continuous Al₂O₃ scales with the maximum thickness of about 2 000 nm was formed on the diffusion Fe-Al aluminized layer. Thermogravimetric analysis results show that the higher oxidation rate constant is achieved while increasing the oxygen partial pressure, and then oxidation rate constant decreases. The phase transformation of Al₂O₃ scales on the surface of Fe-Al aluminized coating was studied during different oxidation time ranges from 3 min to 180 min. The metastable γ-Al₂O₃ and α-（Al0.948Cr0.052）₂O₃ phases is formed in the earlier oxidation process and finally transformed to stable α-Al₂O₃ phase. The features of the transient α-（Al0.948Cr0.052）₂O₃（113） and α-Al₂O₃（113） were detected by GXRD and then confirmed by focused ion beam and transmission electron microscope.     

强γ辐照下Q235碳钢在甘肃北山地区地下水模拟液中的腐蚀行为

利用1.11×10¹⁶ Bq（30万Ci）高强度⁶⁰Co源γ辐照装置，对甘肃北山地区地下水模拟液中高放废物处置罐候选材料Q235碳钢进行了辐照腐蚀试验。采用水化学参数分析、称重、扫描电镜(SEM)、X射线能谱（EDS）和红外光谱（FT-IR）等技术手段，分析了辐照剂量（时间）对辐照腐蚀演化的影响规律，并与未辐照试验进行了对比。结果表明，在长时间强γ辐照下，模拟液辐照分解导致氧化性增强、pH值由弱碱性变为酸性、电导率下降明显，而未辐照的模拟液pH值和电导率未见明显变化；利用质量变化率计算得到的辐照腐蚀速率约为未辐照腐蚀速率的5.5倍，辐照明显加速了Q235碳钢的腐蚀。SEM-EDS和FT-IR分析表明，随着辐照剂量的增加，腐蚀层中出现泡状或针状产物，表面由致密变为稀疏；腐蚀层化学组成以Fe、O为主，含有不同相的羟基氧化铁（α-FeOOH和γ-FeOOH）和氧化铁（α-Fe₂O₃）。     

Purex流程1A工艺单元锝萃取行为研究

通过计算机模拟研究了不同燃耗和不同工艺条件下，硝酸、锆、铀、钚和锝在Purex流程1A中的萃取行为，获得了相应萃取行为数据，测定了不同硝酸浓度下锝锆共存时锝的分配比D_Tc(Zr)、锆的分配比D_Zr以及锝的分配比D_Tc，再结合1A中硝酸、锆、铀和钚萃取行为数据，解析锝的萃取行为。结果表明，萃取段锝因锆锝共萃进入有机相，洗涤段锝因铀锝共萃和钚锝共萃留在有机相，相比于硝酸浓度变化对锝萃取的影响，洗涤段铀锝共萃和钚锝共萃的作用更重要。     

上升时间法的α/γ波形数字化实时甄别

基于CsI(Tl)探测器的α/γ波形甄别能力,采用上升时间法,设计了一种波形实时甄别系统,系统由高速ADC和高性能FPGA组成。介绍了实时甄别系统的方案设计和甄别算法设计,利用60 Coγ源、241 Amα源对实时系统进行了甄别测试。研究表明:设计的数字化实时波形甄别系统体积小,能实时甄别开α、γ粒子,甄别品质因子为0.687 5,事件计数率可达2.5×105 s-1。     

镧系元素模拟衰变子体对An_2Zr_2O_7固化体结构及其γ辐照性能的影响

锆基烧绿石An2Zr2O7以优异的抗辐照性能和化学稳定性成为高放废物中锕系核素的理想固化基材,高放废物固化体在长期贮存过程中不断衰变产生衰变子体,必将影响固化体的结构和性能。本文以镧系核素Nd模拟锕系核素Pu、Am,La模拟其衰变子体U、Np,通过溶胶凝胶方法合成了(LaxNd1-x)2Zr2O7模拟固化体。样品经高能γ辐照,辐照剂量为233.78kGy。利用X射线衍射、Raman振动光谱和结构精修方法对辐照前后的系列样品进行了分析。结果表明:(LaxNd1-x)2Zr2O7系列固化体均为单一的烧绿石结构相;固化体的晶格常数随La的增加呈线性增加,晶体结构趋于有序化,意味着衰变子体有助于固化体趋向于更加有序的烧绿石结构。γ辐照和结构精修结果表明,随着子体的增加,An—O48f键长增大,离子键结合力减小,在辐照情况下晶格易发生无序化,抗辐照能力减弱。     

Plasma-catalytic degradation of tetracycline hydrochloride over Mn/γ-Al2O3 catalysts in a dielectric barrier discharge reactor

A coaxial dielectric barrier discharge (DBD) reactor was used for plasma-catalytic degradation of tetracycline hydrochloride over a series ofMn/γ-Al₂O₃ catalysts prepared by the incipient wetness impregnation method. The combination of plasma and theMn/γ-Al₂O₃ catalysts significantly enhanced the degradation efficiency of tetracycline hydrochloride compared to the plasma process alone, with the 10%Mn/γ-Al₂O₃ catalyst exhibiting the best tetracycline hydrochloride degradation efficiency. A maximum degradation efficiency of 99.3% can be achieved after 5 min oxidation and a discharge power of 1.3 W, with only 69.7% by a single plasma process. The highest energy yield of the plasma-catalytic process is 91.7 gkWh⁻¹. Probable reaction mechanisms of the plasma-catalytic removal of tetracycline hydrochloride were also proposed.