熔盐电解氧化铈相关物质的分解电压

分解电压是探索电极过程机理和实际电解过程中电位控制的重要依据。计算了氧化铈在CeF3-LiF-MF2（M=Ba,Ca）熔体中石墨阳极上的理论分解电压。在石墨阳极上,阳极生成碳氧化合物的理论分解电压较小,反应较易发生;在惰性阳极下,理论分解电压按氧化铈、三氟化铈、氟化锂、氟化钡、氟化钙的顺序依次增大,氧化铈将优先发生分解反应。两种电极条件下,氧化铈的分解电压随温度升高而降低,随氧化铈浓度降低而增大,当氧化铈浓度过低时,容易发生阳极效应。     

氧化物电还原体系银/氯化银参比电极性能研究

参比电极的研究是高温熔盐电化学必不可少的环节之一。以莫来石作为Ag/AgCl电极隔膜材料,制备了可用于在650 ℃的LiCl熔盐体系中开展氧化物电化学还原实验的Ag/AgCl参比电极。采用开路电位法考察了电极活化时间、可逆性、耐极化性、稳定性及重现性等性能。例如,初次使用的参比电极要经过2 h活化才能达到电位稳定。给予微弱电流后参比电极会发生极化,但极化电位基本能在断电后的几分钟内消除。结果表明,莫来石隔膜Ag/AgCl参比电极具有活化时间短、温度对电极可逆性影响小、耐极化性能、电位稳定性、平行性及重现性良好等特点。该参比电极的研制为将来开发性能更加稳定的可用于高温熔盐氧化物电化学还原的参比电极提供了一定的指导意义。     

铂催化分解过氧化氢的行为研究

采用铂催化法分解H2O2。结果表明,铂催化法能在50℃以下分解破坏H2O2,催化速度与铂催化表面积成正比,同时不造成钚价态的变化,可通过温度控制其分解速度,与加热分解法相比,具有破坏速度平稳且钚价态不变等优点。     

含草酸的硝酸溶液对锆合金的腐蚀行为

本工作模拟草酸钚沉淀母液蒸发浓缩工艺的运行条件,依据GB/T 4334.3-2000的实验要求,开展了含草酸的硝酸溶液对锆合金板材和焊件的腐蚀行为研究。采用称重法获得了腐蚀速率数据,采用扫描电镜观察金属表面的腐蚀形貌,并测定了腐蚀溶液中金属离子的浓度。结果表明：模拟实验条件下锆合金各腐蚀样品腐蚀速率均极低,测得的锆合金板材的最大平均腐蚀速率为0.001 0 g/(m²·h),焊件的最大平均腐蚀速率为0.000 7 g/(m²·h),硝酸浓度和温度变化不增加锆的腐蚀速率,腐蚀性能显著优于不锈钢。这些初步解释了法国后处理厂选择Zr-702为草酸钚沉淀母液蒸发浓缩设备材料的原因。     

TBP-HNO_3萃取体系中U(Ⅳ)、Th(Ⅳ)和Pu(Ⅳ)第三相形成及计算机模拟研究进展

在PUREX或Thorex流程中,第三相的形成是一个实际问题,其形成不仅会影响U(Ⅳ)、Th(Ⅳ)和Pu(Ⅳ)的收率,还会影响工艺的正常运行。研究多集中在第三相的形成机理和影响因素上,发现四价锕系元素第三相的溶剂化物结构与正常溶剂化物结构并不相同;萃取剂结构与浓度、稀释剂结构与浓度、温度、平衡水相酸浓度和离子强度等为影响第三相形成的因素。在第三相基础数据的基础上建立了可以定量计算M(Ⅳ)形成三相的经验或半经验模型,模型大多使用萃取剂浓度、平衡水相酸度或平衡水相离子强度等关联得到,但尚未见到这些第三相数学模型在PUREX流程或Thorex流程模拟软件中应用,还需要进一步的研究。     

PUREX流程中锝对U(Ⅳ)-肼的稳定性影响

通过分光光度法研究了硝酸体系中锝催化硝酸氧化U(Ⅳ)-肼的反应,结果表明:温度和锝浓度是影响锝催化硝酸氧化U(Ⅳ)速率的主要因素,Tc催化硝酸氧化U(Ⅳ)反应对Tc的级数为1.23,反应活化能Ea=79.2kJ/mol,Tc催化硝酸氧化U(Ⅳ)反应对U(Ⅳ)的级数为0,平均速率常数为1.60×10-4 min-1。肼浓度对锝催化氧化U(Ⅳ)的速率影响较小,Tc-U(Ⅳ)-肼体系中肼的氧化和U(Ⅳ)的氧化同时进行,但U(Ⅳ)早于肼氧化完,随后肼快速氧化完全,与Tc-肼体系相比,肼的氧化速率略有降低,U(Ⅳ)对肼的氧化既有促进作用,又有抑制作用。Tc-U(Ⅳ)-Pu(Ⅲ)-肼体系中,当锝浓度为0.005 mol/L,Pu(Ⅲ)稳定存在的时间小于45min。     

乏燃料后处理中的辐射化学问题 Ⅰ.萃取剂的辐射稳定性

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•NO₃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。本文旨在对近十年来国内外乏燃料后处理（溶剂萃取）方面有关辐射化学研究特别是新型萃取剂的辐射稳定性等进行综述与讨论。     

H2C2O4对TODGA萃取Nd3+的影响

以N,N,N′,N′-四辛基-3-氧戊二酰胺(TODGA)为代表的酰胺荚醚类萃取剂可以有效萃取高放废液中的An(Ⅲ)和Ln(Ⅲ),为防止Zr⁴⁺、Pd²⁺等裂片元素萃入有机相,通常需要加入H₂C₂O₄作为水相络合剂,目前,H₂C₂O₄对TODGA萃取Ln(Ⅲ)的影响尚未报道。本工作研究了HNO₃、H₂C₂O₄浓度对TODGA或TODGA+TBP体系萃取Nd³⁺的影响,同时测定了有机相中的H₂C₂O₄浓度,并用紫外-可见吸收光谱分析了有机相中的H₂C₂O₄与有机相中Nd³⁺的配位情况。研究结果表明：HNO₃浓度在1.0~3.0 mol/L的范围内,Nd³⁺的分配比D(Nd³⁺)随HNO₃浓度的增加而增加;H₂C₂O₄浓度在0.1~0.5 mol/L的范围内,D(Nd³⁺)随H₂C₂O₄浓度的增加而增加。HNO₃浓度在1.0~3.0 mol/L的范围内,萃入有机相中H₂C₂O₄浓度随HNO₃浓度的增加而减小,且存在于有机相中的H₂C₂O₄并未与有机相Nd³⁺配位。     

含草酸的硝酸溶液对316L不锈钢的腐蚀行为

模拟金属材料在草酸钚沉淀母液蒸发浓缩工艺的服役条件,按GB/T 4334.3-2000要求,开展了含草酸的硝酸溶液对316L不锈钢板材和焊件的腐蚀行为研究。实验采用称重法获得了腐蚀速率数据,采用扫描电镜观察金属表面的腐蚀形貌,通过能谱分析腐蚀前后样品的表面元素分布,并测定了腐蚀溶液中金属离子的浓度。结果表明：模拟实验条件下316L不锈钢各腐蚀样品腐蚀速率较低,为均匀腐蚀。在103 ℃、8.0 mol/L硝酸条件下,316L不锈钢板材和焊缝的平均腐蚀速率分别为0.049 6 g/(m²·h)和0.068 6 g/(m²·h)。研究结果为草酸钚沉淀母液蒸发浓缩设备的材料选择提供了数据参考,优化焊缝工艺是316L不锈钢作为草酸母液蒸发浓缩设备材料使用重要的改进方向。     

混合澄清槽萃取过程的瞬态行为及瞬态数学模型

混合澄清槽是核工业普遍采用的级式萃取设备。开展了混合澄清槽从启动到萃取稳态的瞬态萃取行为台架试验,建立了混合澄清槽萃取过程的瞬态→稳态数学模型,提出模型数学算法,使用台架试验数据对模型和算法进行了验证,试验结果与计算结果符合良好,证明了建立的数学模型的可靠性。最终使用计算机程序对影响30%TBP/正十二烷萃取体系萃取平衡的影响因素开展了计算分析,发现酸度是主要影响因素。